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초분광 반사 영상과 부분최소제곱회귀 모델을 이용한 우유 분말에 혼합된 미량 멜라민의 함량 예측
임종국 ( Jong Guk Lim ),김문성 ( Moon S Kim ),백인석 ( In Suck Baek ),모창연 ( Chang Yeun Mo ),이호영 ( Ho Young Lee ),강석원 ( Su Kwon Kang ),이강진 ( Kang Jin Lee ),김기영 ( Gi Young Kim ) 한국산업식품공학회 2013 산업 식품공학 Vol.17 No.4
Melamine has been reported to be responsible for kidney stones and renal failure among infants and children. Conventional detection methods, High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Gas Chromatography (GC), are sensitive enough to detect trace amounts of the contaminant, but they are time consuming, expensive, and laborintensive. Hyperspectral imaging methods, which combine spectroscopy and imaging, can provide rapid and nondestructive means to assess the quality and safety of agricultural products. In this study, near-infrared hyperspectral reflectance imaging combined with partial least square regression analysis was used to predict melamine particle concentration in dry milk powder. Melamine particles, with concentration levels ranging from 0.02% to 1% by weight ratio (g/g), were mixed with dry milk powder and used for the experiment. Hyperspectral reflectance images in the wavelength range from 992.0 nm to 1682.1 nm were acquired for the mixtures. Then PLSR models were developed with several preprocessing methods. Optimal wavelength bands were selected from 1454.5 nm to 1555.6 nm using beta-coefficients from the PLSR model. The best PLSR result for predicting melamine concentration in milk powder was obtained using a 1st order derivative pretreatment with Rv2=0.974, SEP=±0.055%, and F=6.
김재곤 ( Jae Gone Kim ),김문성 ( Moon S. Kim ),조병관 ( Byoung Kwan Cho ) 한국산업식품공학회 2012 산업 식품공학 Vol.16 No.3
Development of sensitive nondestructive measurement methods for meat freshness is necessary to ensure safe distribution of meat products in the continually growing meat market. Fluorescence spectral technology has been shown to be a promising measurement method for quality and safety evaluation of food and biological materials. In this study, fluorescence excitation-emission spectral characteristics of pork meats were measured and used to determine optimal fluorescence spectral factors for freshness evaluation. Chemical and microbial indicators of freshness were correlated with fluorescence emission spectra at optimal excitation wavelengths using linear regression methods. The coefficient of determination (R2) and root mean square error of validation (RMSEV) for models to predict the TBARS, TBC, VBN, pH of pork loin were 0.694 (0.188), 0.823 (0.417), 0.869 (0.598), and 0.632 (0.131), respectively. The excitation and emission wavebands identified in this study could be used for rapid and nondestructive measurement of pork freshness.
모창연 ( Changyeun Mo ),김기영 ( Giyoung Kim ),김문성 ( Moon S. Kim ),황찬송 ( Chansong Hwang ),서영욱 ( Youngwook Seo ),이아영 ( Ah-yeong Lee ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
장출혈 대장균에 오염된 새싹채소 등으로 인한 식중독 사고 발생에 의해 고품질의 안전한 농식품에 대한 소비자의 요구가 증대되고 있으며 또한 농식품의 위해요소에 대한 국제기준 강화로 농식품 안전성 검사 수요가 증가하고 있다. 이에 농식품 생산 및 가공단계에서 농식품 안전성을 향상시키기 위해서 식품가공 공장의 안전성을 신속하게 검사할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 분광 영상 기술을 이용하여 식품 가공시설의 오염여부를 신속하게 측정할 수 있는 기술을 개발하였다. 농식품 가공 장치의 표면 재질에 미생물 번식 가능성이 높은 오염원 검출을 위해 초분광 형광 영상 시스템을 이용하였다. 이 시스템은 365nm 파장의 UV-A 여기광, 시료 이송부, 초분광 형광 영상 획득부로 구성되어 있고 형광 영상 스펙트럼의 파장영역은 420 ~ 780 nm 이다. 측정한 형광 영상을 이용하여 토마토, 오렌지, 사과의 오염 여부를 검출할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 500, 660, 780 nm 파장 대역에서 토마토, 오렌지, 사과의 오염된 부분이 스테인리스 표면 재질보다 형광의 세기가 크게 나타나는 특성을 보였다. 농식품 가공 장치 표면에서 형광 분광 영상으로 20배 희석된 잔류유기물에 의한 오염부위의 검출가능성을 확인하였다.
신선편이 식품의 생물학적 이물질 신속 검출에 관한 연구
모창연 ( Changyeun Mo ),김기영 ( Giyoung Kim ),임종국 ( Jongguk Lim ),이강진 ( Kangjin Lee ),김문성 ( Moon S. Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
신선편이 농산물의 국내 시장규모는 매년 성장하고 있으며, 대상도 엽채류, 과채류로 확대되고 있다. 소비자들이 신선편이 농산물을 기피하는 주요 원인은 안전성 우려로 위생에 대한 불신이 존재하고 있다. 이를 해결하기 위해 신선편이 식품에 존재하는 생물학적 이물질인, 애벌레, 파리, 지렁이 등을 신속하게 검출할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 형광 영상을 이용하여 신선편이 식품에서 생물학적 이물질을 판별할 수 있는 기술을 개발하고자 한다. 이를 위해 365 nm의 여기광을 조사하여 400~740nm 파장의 형광 영상을 측정하였다. 생물학적 이물질과 신선편이 식품을 구별하기 위한 파장 특성을 조사하였다. 그 결과 식선편이 식품은 엽록소 파장 대역인 686 nm 영역에서 생물학적 이물질보다 높게 나타나는 경향을 보였다. 이러한 형광 특성은 생물학적 이물질의 검출 가능성을 보여주었다. 본 연구는 신선편이 식품에 존재하는 이물질 뿐만 아니라 신선편이 가공시설에 존재하는 생물학적 이물질도 신속하게 검출할 수 있는 검사 장치 개발을 위한 기초 자료로 활용 가능하다.
라만 분광법과 부분최소자승법을 이용한 불량 분말식품 비파괴검사 기술 개발
이상대(Sangdae Lee),Santosh Lohumi,조병관(Byoung-Kwan Cho),김문성(Moon S. Kim),이수희(Soo-Hee Lee) 한국비파괴검사학회 2014 한국비파괴검사학회지 Vol.34 No.4
본 연구는 라만 분광법과 부분최소자승법을 이용하여 불량 분말식품을 비파괴적으로 검출할 수 있는 기술을 개발하기 위해 수행되었다. 향신료와 건강보조식품 등으로 소비가 증가하고 있는 마늘과 생강분말을 실험대상으로 선정하고 옥수수 전분을 농도별로 혼합하여 시료를 제작하였다. 라만 반사스펙트럼과 부분최소자승법을 이용하여 불량 분말식품에 혼합된 옥수수 전분의 농도를 예측하기 위한 모델을 개발하고 교차검증을 통해 그 성능을 평가하였다. 또한 변수중요도척도를 이용하여 예측모델의 개발에 기여도가 높은 라만스펙트럼을 선정한 후 이 스펙트럼을 이용하여 새로운 예측모델을 개발하였다. 그 결과 전체 라만 스펙트럼의 약 1/3에 해당하는 스펙트럼 데이터만을 이용하여 전체 라만 스펙트럼을 이용하여 개발된 예측모델과 같은 성능을 갖는 모델을 개발하는 것이 가능하였다. This study was conducted to develop a non-destructive detection method for adulterated powder products using Raman spectroscopy and partial least squares regression(PLSR). Garlic and ginger powder, which are used as natural seasoning and in health supplement foods, were selected for this experiment. Samples were adulterated with corn starch in concentrations of 5-35%. PLSR models for adulterated garlic and ginger powders were developed and their performances evaluated using cross validation. The R²c and SEC of an optimal PLSR model were 0.99 and 2.16 for the garlic powder samples, and 0.99 and 0.84 for the ginger samples, respectively. The variable importance in projection (VIP) score is a useful and simple tool for the evaluation of the importance of each variable in a PLSR model. After the VIP scores were taken pre-selection, the Raman spectrum data was reduced by one third. New PLSR models, based on a reduced number of wavelengths selected by the VIP scores technique, gave good predictions for the adulterated garlic and ginger powder samples.
초분광 반사광 영상을 이용한 배추 종자(Brassica campestris L) 비파괴 품질 측정기술 개발
안치국 ( Chi Kook Ahn ),백인석 ( In Suck Baek ),모창연 ( Chang Yeun Mo ),강석원 ( Suk Won Kang ),김문성 ( Moon S. Kim ),조병관 ( Byoung Kwan Cho ) 한국산업식품공학회 2012 산업 식품공학 Vol.16 No.3
Cabbage (Brassica campestris L) is an important crop for Asian countries, and especially so for Korea, Japan and China. In order to achieve uniform and high-yield rates of cabbage product, seed lot quality needs to be controlled. Non-destructive evaluation of seed viability is an important technique for investigating seed quality. Hyperspectral imaging technique, which combines the features of imaging and spectroscopy, has been considered one of the most powerful nondestructive evaluation methods allowing comprehensive analysis of the physical and biochemical characteristics of materials. In this study, the feasibility of hyperspectral reflectance imaging technique was investigated for the evaluation of seed viability. For the investigation of viable and non-viable seeds, some viable seeds were artificially aged. Hyperspectral reflectance technique was used to discriminate aged cabbage seeds from normal seeds. The PLSDA and simple image threshold methods were applied to investigate the feasibility of distinguishing the aged seeds from the normal seeds. The discrimination accuracy was 96.7% for the calibration set and 96.9% for the test set. The resultant images from the PLS-DA method showed high classification performance in distinguishing the nonviable from the viable seeds, which is an impossible task by naked eye and by conventional color cameras. Hyperspectral reflectance imaging has good potential for discriminating nonviable cabbage seeds from massive amounts of viable cabbage seeds.