梨果糖浓度近红外漫反射光谱检测的预处理方法研究.pdf

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1、第３３卷，第２期光谱学与光谱分析Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．２，ｐｐ３５９３６２２０１３年２月ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＦｅｂｒｕａｒｙ，２０１３梨果糖浓度近红外漫反射光谱检测的预处理方法研究王伟明１，２，董大明１，郑文刚１，赵贤德１，矫雷子１，王明飞１，２１．北京市农林科学院，国家农业信息化工程技术研究中心，北京１０００９７２．桂林电子科技大学，广西桂林５４１００４摘要糖浓度是梨果内部品质的重要指标。实验测得了梨果的近红外漫反射吸光度谱，并且对其进行了光谱预处理，包括多元散射校正（ＭＳＣ）、基线校正（ｂａ

2、ｓｅｌｉｎｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）、标准正态变量变换（ＳＮＶ）和平滑去噪（ｍｏｖｉｎｇａｖｅｒａｇｅ）。结果表明，经过预处理后的吸光度谱在光谱归一化、噪声消减等方面有着较为明显的优势。使用偏最小二乘法（ＰＬＳ）对原始吸光度谱和预处理后的吸光度谱分别进行处理，得到结论：应用平滑去噪预处理后的吸光度谱进行预测的准确度优于原始吸光度谱，得相关系数为０．９９０８，预测标准偏差为０．０１９０。关键词近红外光谱；漫反射；糖浓度；偏最小二乘法；预处理方法中图分类号：Ｏ６５７．３文献标识码：Ａ犇犗犐：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５９３（２０

3、１３）０２０３５９０４糖度和ｐＨ值并建立了梨果糖浓度和ｐＨ值的定量预测数学引言模型；刘燕德［７］应用近红外漫反射光谱（８００～２５００ｎｍ）结合光纤传感技术快速检测了苹果糖度和有效酸度。梨因含有人体所需的多种维生素，矿物质等营养成分而前人分析了完整梨果在近红外光谱区域的漫反射光谱和被人们作为不可或缺的日常食品。随着生活条件的提高，人内部质量指标之间的关系［８，９］，证实了将近红外光谱应用于们对梨的口感，糖度等品质要求也越来越高。传统的检测技水果糖度无损检测的可行性［１０，１１］，然而将预处理方法应用术会造成梨的损伤，既费时又费力。近年

4、发展起来的近红外于原始光谱的优化探索较少。本工作分析了不同预处理方法光谱检测技术使得对梨糖浓度的无损检测成为可能，具有快对梨果近红外光谱的影响，并且分别对原始吸光度谱和使用速简便，无需样品预处理，无需损伤样品等特点，广泛运用预处理后的光谱进行偏最小二乘法建模。得出结论：对使用于农业，食品行业。预处理方法后的吸光度谱建立的ＰＬＳ模型明显优于原始吸国内外学者通过近红外光谱（ＮＩＲ）分析技术对水果内部光度谱建立的ＰＬＳ模型。品质指标进行了大量研究工作。Ｌａｍｍｅｒｔｙｎ等［１］利用可见近红外光谱（２６３１５～６０６０ｃｍ－１）检测Ｊｏｎａｇｏｌ

5、ｄ苹果的酸度，１实验部分硬度和糖分含量，得到了近红外光谱与苹果内部品质之间的关系；Ｐｅｉｒｉｓ等［２］利用近红外光谱研究了苹果的不同部位的１１样品和仪器糖分含量与漫反射光谱的相关关系；Ｌｕ等［３］在近红外实验选用的５０个梨果采自北京某果园，品种为黄金梨。（１４２８５～５８８２ｃｍ－１）光谱范围内检测Ｅｍｐｉｒｅ和Ｄｅｌｉｃｉｏｕｓ试验前先将梨果外表皮清理干净并依序进行编号并标记，用两个品种苹果的糖分含量。陈世铭等［４，５］利用近红外漫反射卡尺测量记录每个梨果的最大直径和最大高度（ｍｍ）。糖度在１００００～１０００ｃｍ－１波段对梨、水蜜桃

6、，洋香瓜等果汁的计为海鸥光学仪器厂生产的ＡＴＣ型手持折光仪（０～３２％），糖分含量检测进行了研究，分析了不同光谱预处理算法的近最小刻度值为０．２％。内部带有温度补偿装置，温度自动补红外线光谱对果汁糖分含量检测的影响。应义斌等利用近红偿范围１０～３０℃。光谱仪是荷兰Ａｖａｎｔｅｓ公司的ＵＬＳ２０４８外光谱（８００～２６３２ｎｍ）分析基于小波变换预测了苹果的糖１１４ＵＳＢ２光纤光谱仪，其中光源波长范围为２００～１１００度。章海亮等［６］应用近红外漫反射光谱技术无损检测梨果的ｎｍ，多模光纤。狭缝长度为２５μｍ，分辨率为２．４ｎｍ。随机收稿日

7、期：２０１２０５２１，修订日期：２０１２０９１８基金项目：国家自然科学青年基金项目（３１１０１７４８），北京市科技计划重大项目（Ｄ１１１１００００１０１１００２）资助作者简介：王伟明，１９８６年生，桂林电子科技大学硕士研究生ｅｍａｉｌ：４４３９３９１９５＠ｑｑ．ｃｏｎ通讯联系人ｅｍａｉｌ：ｄｏｎｇｄｍ＠ｎｅｒｃｉｔａ．ｏｒｇ．ｃｎ３６０光谱学与光谱分析第３３卷选取５０个梨中的３０个作为校正集样本，２０个为预测集样其中，ｓａｍｐｌｅ狀是梨样品的漫反射光谱的光强值，ｄａｒｋ狀是当本。光源关闭时探头直接照射白板得到的光强值，ｒｅｆ

8、狀是光源打１２糖浓度值测量开时探头照射白板得到的光强值。采用破坏法将每个梨子编号，如图１所示。从赤道处每隔１２０°切一小块，取切下小块的汁液１～２滴，滴在折光仪棱２结果与讨论镜表面中央，迅速