基于感官品尝的柑橘糖度近红外光谱模型的简化

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1、第３３卷，第９期光谱学与光谱分析Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．９，ｐｐ２３８７２３９１２０１３年９月ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＳｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１３基于感官品尝的柑橘糖度近红外光谱模型的简化袁雷明，孙力，林颢，韩恩，刘海凌，蔡健荣江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江２１２０１３摘要为评判近红外光谱技术对柑橘糖度的无损检测结果能否满足消费者感官需求并在此基础上利用变量筛选方法简化近红外光谱柑橘糖度模型。设计了近红外光谱采集与感官品尝试验。单因素方差分析感官品尝结果表明，消费者对柑

2、橘糖度的适应度存在个体差异，但不受性别影响；剔除异常样本组并计算柑橘糖度最低感官品尝的均方根偏差（ＲＭＳＥＤ）为０．６３３。为使近红外光谱检测结果满足消费者需求，要求光谱模型的预测均方根误差（ＲＭＳＥＰ）小于ＲＭＳＥＤ，并结合光谱预处理与变量筛选方法，得到ＳＰＡＭＬＲ模型性能最佳，预测相关系数（犚ｐ）为０．８６、ＲＭＳＥＰ为０．５６７，耗时仅６．８ｍｓ，其结果既可满足消费者的感官需求，也使模型得到简化，为今后在线检测提供依据。关键词近红外光谱；感官品尝；柑橘；糖度；模型简化中图分类号：Ｓ６６３．４文献标识码：Ａ

3、犇犗犐：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５９３（２０１３）０９２３８７０５引言１实验部分柑橘营养丰富深受消费者喜爱，其糖度是重要感官评价１１材料指标。近红外光谱检测技术具有快捷、无损、无污染等特点，实验样本为镇江市江心洲果园不同果树上的新鲜柑橘，［１４］。ＭｃＧｌｏｎｅ［５］广泛应用于水果内部品质的检测利用穿刺法共２５０个，采摘日期为２０１１年１０月２２日。柑橘经表面清理［６］研究可见／近红外光对柑橘的穿透能力，Ｍｉｌｌｅｒ认为果皮对并编号。所有试验均在２２℃的空调室内完成，试验前将样本检测结果

4、有较大影响。针对柑橘皮的影响，国内外学者结合放置１５ｈ，以确保水果内部与外界环境温度一致。试验时，不同光谱预处理方法，采用多种建模技术以减小果皮对模型先采集完整柑橘的光谱，再采用常规方法测量柑橘可溶性固［７１０］。但过分追求检测精度则会增加实际应用成本、的影响形物含量，最后进行人工感官品尝。整个流程如图１所示。降低检测速度。感官分析虽是一种传统的检测方法，不能客观表达水果内部的品质，但消费者依然是通过感官品尝区分［１１］。因此，要实现近红外光谱技术在水果内水果品质的好差部品质检测中的应用，需与人工感官品尝相结合

5、，把近红外光谱检测模型误差控制在人工感官品尝的误差范围内，并在此基础上尽可能采用廉价的光谱仪以及简单的数学模型，以提高模型计算速度并降低使用成本。犉犻犵１犜犺犲犪狉狉犪狀犵犲犿犲狀狋狅犳犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋本研究通过对多个经训练的普通消费者进行柑橘糖度感官品尝试验，统计得到感官品尝误差，并同步采集柑橘的近１２光谱采集红外光谱，比较各种光谱处理方法和模型的性能，以此建立采用漫反射方式采集完整柑橘光谱数据。光谱仪为Ａｎ检测精度既可满足消费者口感要求，又可提高检测速度的模ｔａｒｉｓⅡ型傅里叶变换近红外（ＦＴＮＩ

6、Ｒ）光谱仪（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ型。Ｉｎｃ．，ＵＳＡ），光谱采集条件：以仪器内置背景为参比，积分收稿日期：２０１３０１１６，修订日期：２０１３０３２２基金项目：国家自然科学基金项目（３０７７１２４３），江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（１２２１３６００３７）资助作者简介：袁雷明，１９８７年生，江苏大学食品与生物工程学院研究生ｅｍａｉｌ：ｌｅｉｍｉｎｇ＿０４０７＠１２６．ｃｏｍ通讯联系人ｅｍａｉｌ：ｊｒｃａｉ＠ｕｊｓ．ｅｄｕ．ｃｎ２３８８光谱学与光谱分析第３３卷球漫反射，扫描范围为１００００～

7、４０００ｃｍ－１，扫描次数为１６橘进行品尝，预测糖度并作记录。针对第四步记录的糖度预次，分辨率为８ｃｍ－１。以柑橘最大横径处每旋转１２０°采集一测结果进行感官品尝分析。次，取三条光谱的平均值并进行５点平滑后作为样本的光谱１５数据处理与分析值。图２为所有柑橘的光谱曲线。１．５．１感官品尝数据应用ＳＰＳＳ（ＳＰＳＳＩｎｃ．，ｖｉｓｉｏｎ１７）进行单因素方差分析（ｏｎｅｗａｙＡＮＯＶＡ），检验感官品尝结果是否存在性别、个体的差异。设柑橘糖度的实际测量值与感官品尝值分别表示狓１犻，犼和狓２犻，犼，犻为测试者编号，犼为

8、样本编号，每组共有狀个品尝样本。统计各测试者的感官偏差值狓犻，犼、平均值狓珚犻、标准差狊犻、均方根偏差ＲＭＳＥＤ犻。计算方法如下狀１狓犻，犼＝狓２犻，犼－狓１犻，犼；狓珚犻＝∑狓犻，犼；狀犼＝１狀（狓狓珚）２∑犻，犼－犻犼＝１；犉犻犵２犜犺犲狊狆犲犮狋狉犪狅犳犻狀狋犪犮狋狅狉犪狀犵犲狊犛犻＝槡狀－１狀１３指标测定１（狓２）２ＲＭＳＥＤ犻＝狀∑犻，犼－狓１犻，犼取光谱采