基于近红外光谱技术马铃薯全粉品质的检测研究

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1、宁夏大学硕士学位论文第一章绪论郭恩有等‘241提取苹果330nirl～1100nm区间的光谱图像，分别选择不同大小圆形感兴趣区域和方形感兴趣区域的光谱平均值，采用偏最小二乘法分别建立不同感兴趣区域下苹果的糖度预测模型，分析感兴趣区域形状大小对建模精度的影响。结果表明，提取直径为150像素的圆形感兴趣区域建立的苹果糖度预测模型精度最高，效果最好，其校正集和验证集的R值以及RMSEC、ItMSEP分别为0．9305，0．4331和O．9232，0．4568。；周竹等‘2钉对不易检测的马铃薯黑心病提出了新

2、型的光谱无损检测方法，运用漫反射光谱和透射光谱对黑心病马铃薯进行检测，这一实验成果为光谱检测马铃薯内部缺陷以及便携式检测仪器的研究提供了参考；方慧等126】采用光谱成像分析技术对番茄的叶片样本过氧化物酶的活性进行无损检测研究，采用S．G卷积平滑、变量标准化、MSC、DOSC、一、二阶导数等预处理方法对获取的原始光谱进行预处理，利用PLSR回归系数图选取特征波长，建立特征波长下的PLSR、BP神经网络、MLR和LS．SVM模型并进行对比分析。结果表明，利用PLSR系数图选取出8个特征波段建立的DOSC

3、．SPA．PLS模型的效果优于其它化学计量法所建模型，I岫为0．9353。周竹等‘271利用光谱图像检测技术对马铃薯块茎的干物质无损检测并研究发现应用CARS与SPA相结合的方法提取出27个特征波长，用这27个特征波长建立马铃薯干物质含量的MLR预测模型的R值为0．86，RMSEC为1．06％。国内研究表明，基于近红外技术的农产品无损检测研究尚处起步阶段，在光谱预处理、特征波长选取、预测模型的精度和稳定性方面有待于提高；同时，检测农产品主要集中于番茄、苹果等水果，检测指标主要是糖酸度、含水率等，而对

4、于马铃薯全粉的淀粉、还原糖、干物质以及蛋白质含量的综合检测研究相对较少。1．3．近红外光谱技术的理论基础1．3．1近红外光谱技术的简介近红外光谱技术(Nm)作为发展较为迅速的光学检测技术，在农产品无损检测方面被愈加广泛的关注‘2引，下文将对近红外光谱技术进行简单介绍：电场的变化引发周围的磁场变化，磁场的变化又导致较远的区域的电场变化，两者不断交替在空间内传播的过程形成了电磁波。根据真空中电磁波传播的波长或者频率的排列组合构成了电磁波谱，电磁波谱又划分为无线电波、近红外、可见光、紫外线、x射线和．r射

5、线。在光谱技术中使用较多的是近红外波段和可见光波段，虽然可见光(ⅥS)只有很窄光谱波段，但在近红外光谱技术中却尤为重要；近红外光(N瓜)则是介于中红外光(MIR)和可见光(ⅥS)之间的电磁波，ASTM把近红外光谱的波长范围定义为780～2526nm(12820～3959cm。)，近红外光谱范围还可以划分为近红外短波(780～1100nm)与近红外长波(1100～2526nm)‘2引。随着近红外光谱分析方法的深入研究和发展，近年来逐渐得到了广泛的认可和应用‘30‘川。红外光谱的区域划分见表1．1：宁夏

6、大学硕士学位论文第一章绪论表卜1红外光谱区域划分Table1-1NIR-spectroscopyregionaldivision近红外的光线特点就是具有较好的传输性能，近红外光谱分析仪器相比于高光谱等设备更加简便并具有样品制各量小、分析速度快、分析样品多、多组分通道同时测定的特点‘3柏，使得近红外光谱分析技术成为在线分析检测的一种新型的、重要的技术手段。1．3．2近红外光谱分析原理红外光形成光谱的原理是光线引发分子振动，导致能级之间跃迁，吸收红外光产生光谱，在形成光谱的过程中不断地引起分子振动和能级

7、之间的跳跃，红外光谱内分子的吸收主要因为分子转动与振动的状态变化和分子因转动与振动导致的同能级变化，所以红外光谱也被称为振—光谱。能量跃迁主要包括基频跃迁、倍频跃迁以及合频的跃迁，几乎所有的近红外光谱吸收谱带都是由中红外吸收谱带的基频变化的倍频与合频，光谱能够记录下来的主要是含氢基团吸收的跳迁所产生的倍频以及合频玎”。同一个基团(如N．H基团)在不同化学的环境下或者不同基团(如苯环、甲基、亚甲基等)产生的近红外吸收强度和波长都会有显著的差别。近红外光谱因为具有十分丰富的结构和相关信息，所以很适合碳氢

8、有机物质品质的检测，但是由于近红外光谱区域的吸收强度比较弱、灵敏度不高、吸收带重叠比较严重，故单纯依靠传统的建立测量曲线的方法进行定量分析的方法不能准确的进行测定，所以结合化学计量学方法可以解决这一难题‘3们。化学计量学的工作原理是：如果测量的样品组成成分相同，那么样品的光谱曲线也是相同的，样品的组成成分不同，光谱曲线也会有所差异，所以实验只需要测量得到样本的光谱曲线，再通过光谱与化学计量法取得的数据的结合建立模型，在建立校正模型的过程中，需要较大数量且具有代表性的样