在当今的食品行业，创新和可持续性不仅仅是流行语，更是推动行业进步的关键因素。高光谱成像是近年来最有前景的技术之一。这种先进的成像技术改变了我们检测和利用食品副产品的方式，带来了显著的经济、环境和营养效益。本文将探讨使用高光谱成像检测和再利用食品副产品的广泛优势，重点关注菠萝和木瓜，但还扩展到各种其他食物来源。

了解高光谱成像

高光谱成像涉及捕获和处理整个电磁频谱中的信息。与捕获三个波段（红色、绿色和蓝色）图像的传统成像不同，高光谱成像收集来自数百个窄光谱带的数据。这些详细的光谱数据可用于全面分析材料的化学和物理特性。

高光谱成像可以通过检查不同光波长如何相互作用来揭示物质的成分、结构和质量。此功能在食品行业中非常有利，可用于高精度地识别和评估食品副产品。

食品副产品的价值

食品副产品是食品初级加工后的剩余材料。这些包括果皮、种子、果核、茎和果肉。传统上，食品副产品被视为废物并被处理掉，通常成本很高。然而，许多这些副产品，尤其是菠萝和木瓜中的副产品，富含营养成分、生物活性化合物和纤维，可以重新用于各种用途，包括：

维生素、矿物质和抗氧化剂

1.菠萝皮富含维生素 A 和 C、钙和镁。每种都可以制成提取物或粉末。

2.木瓜皮和种子富含维生素 A、C 和 E 以及多种 B 族维生素。它们还含有类胡萝卜素和多酚等抗氧化剂。

健康益处

1.菠萝皮和菠萝核含有黄酮类化合物和酚类化合物等抗氧化剂，有助于减少炎症和氧化应激。

2.木瓜籽具有抗菌特性，可用于对抗细菌和寄生虫感染。

3.菠萝皮和木瓜皮以及其他副产品都富含纤维，有助于消化并改善整体肠道健康。

工业应用

1.菠萝副产品是动物饲料中必不可少的、营养丰富的、经济实惠的成分。

2.木瓜提取物可用于化妆品中，具有去角质、美白和抗衰老的功效。

通过有效利用食品副产品，食品行业可以减少浪费和相关的处理成本，创造新的收入来源，并促进环境可持续发展。

菠萝提取物在食品生产中用作天然着色剂和风味添加剂。

高光谱成像如何提高副产品利用率

1.精准检测与分离

利用食品副产品的主要挑战之一是有效地检测和分离废物中的有价值成分。高光谱成像通过提供高分辨率材料分析，在这一领域表现出色。它可以根据光谱特征区分不同类型的副产品，从而实现精确的分类和收集。

例如，高光谱成像可以在加工菠萝和木瓜时区分果皮、果核和种子。这种精度可确保有价值的副产品不会被丢弃，并且可以有效地重新利用。

上图是 FX-10 和 FX-17 高光谱相机如何对贝壳、壳、种子和坚果进行分类和区分的示例

2.营养与品质分析

高光谱成像不仅仅是检测，它还能详细分析食品副产品的营养成分和质量。通过检查光谱数据，我们可以评估副产品中营养素、维生素和生物活性化合物的浓度。

例如，如前所述，菠萝皮和木瓜皮含有高水平的抗氧化剂和膳食纤维。高光谱成像可以量化这些成分，从而更容易利用它们来生产保健品或功能性食品。

3.加强质量控制

质量控制是任何食品加工操作的关键方面。高光谱成像通过检测食品副产品中的污染物、腐败和其他质量问题，提供了额外的质量保证。这确保只选择高质量的副产品供进一步使用，从而提高最终产品的安全性和有效性。

4.成本效率

减少浪费并创造新的产品流可以为食品行业节省大量成本。高光谱成像可以高效回收有价值的副产品，将曾经被视为废物的东西变成有利可图的资源。这种成本效益对于希望最大限度提高盈利能力的中小型企业 尤其有利。

5.环境影响

利用食品副产品的环境效益不容小觑。通过减少浪费和重新利用副产品，食品行业可以显著减少其对环境的影响。这与全球推动循环经济和减少垃圾填埋场和自然资源压力的努力相一致。

高光谱成像能够有效利用食品副产品，从而支持这些努力，促进更加可持续和环保的食品行业。

各种食品副产品的应用

虽然本文的重点是菠萝和木瓜副产品，但高光谱成像在各种食物来源中都有广泛的应用。一些值得注意的例子包括：

柑橘类水果

柑橘类水果加工会产生大量富含精油、黄酮类化合物和膳食纤维的果皮。高光谱成像可以检测和量化这些成分，促进其在天然调味料、保健品和化妆品成分生产中的应用。

西红柿

番茄加工会产生大量的皮和籽；这些副产品含有番茄红素（一种强大的抗氧化剂）和其他有价值的营养成分。高光谱成像可以帮助高效提取和利用这些化合物，提高番茄副产品的价值。

葡萄

葡萄渣是葡萄酒和果汁生产的副产品，富含多酚和膳食纤维。高光谱成像可以分析和分离这些有价值的成分，然后可用于生产营养补充剂、动物饲料和天然着色剂。

土豆

马铃薯皮和其他副产品可能是淀粉、膳食纤维和酚类化合物的来源。高光谱成像能够高效检测和分析这些成分，支持它们在食品和非食品应用（如可生物降解包装）中的使用。

以上是使用高光谱成像创建分类图表的示例。

未来前景与创新

高光谱成像在食品行业中的潜力巨大，持续的研究和技术进步不断扩大其应用范围。一些有希望的未来前景包括：

与机器学习和人工智能的集成：将高光谱成像与机器学习和人工智能相结合可以提高副产品检测和分析的准确性和效率。这些技术可以帮助开发质量控制的预测模型并优化处理工作流程。便携式高光谱设备：小型化和传感器技术的进步推动了便携式高光谱成像设备的发展。这些设备可在现场或现场使用，为食品加工商提供实时分析和决策能力。Specim IQ 高光谱相机（如下图所示）已经具备此类功能。自动化和机器人技术：将高光谱成像与自动分类和处理系统相结合，可以进一步简化食品副产品的利用。机器人技术可以提高副产品分离的精度和速度，从而降低劳动力成本并提高效率。

结论

高光谱成像是一项变革性技术，对食品行业具有巨大前景。它能够精确检测、分析和利用食品副产品，并具有诸多优势，包括节省成本、增强质量控制和显著的环境优势。随着技术的不断发展，其应用范围有望扩大，推动食品行业的进一步创新和可持续发展。

采用高光谱成像技术可以将今天的食品垃圾转化为明天的高价值产品，从而促进更可持续、更有利可图的食品加工生态系统。食品行业正在走向循环经济，而高光谱成像是帮助我们实现这一愿景的强大工具。

文中提到的产品

Specim IQ 高光谱相机Specim IQ彻底改变了高光谱成像的现状，此前高光谱成像需要重型仪器和较长的滞后时间，因为处理结果可能需要数小时甚至数天的时间。IQ 高光谱成像相机便于携带，是一种一体化解决方案，可在瞬间通过单个设备提供成像和结果。该相机重量轻，仅为 1.3 公斤，配有宽大的内置 4.3 英寸触摸屏，包含可充电电池和用于存储捕获数据的存储卡，从此告别了曾经是高光谱成像的拖拽笨重设备和等待时间的烦恼。

Specim FX-10 高光谱相机（VNIR：400-1000 nm 区域）FX10 是一款开箱即用的高光谱成像相机，专为工业和实验室使用而设计。这款轻量级高光谱成像设备在可见光和近红外区域运行，其检测能力远远超出人眼或 RGB 相机的能力，堪称重量级冠军。它还是一台高速机器，配备 CMOS 传感器，具有 512 个空间像素和 220 个光谱通道，支持全分辨率 330 fps。

Specim FX-17 高光谱相机（VNIR：900-1700 nm 区域）FX17 高光谱成像相机的高灵敏度和检测精度超越了其他任何检测方法，因此在业界脱颖而出。由于 FX17 在近红外区域运行，因此可以显示最细微的细节：松饼中的水分百分比、土豆中的糖分含量，甚至是回收的特定类型的塑料。其高图像速度和 640 像素的分辨率增强了其在高光谱扫描中的有效性，可用于商业用途的垃圾分类、回收、威胁检测、安全以及食品和饲料检查。

转自：撸陆

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