于近红外漫反射光谱分析技术的樱桃可溶性固形物无损检测的研究分析 物理学专业VIP免费

基于近红外漫反射光谱分析技术的樱桃可溶性固形物无损检测的研究摘要：本研究在对国内外水果品质检测技术现状及发展趋势进行分析与综合的基础上，以樱桃为研究对象，利用近红外检测的基本原理，研究樱桃糖度的检测方法，建立了近红外漫反射光谱与樱桃内部指标可溶性固形物含量之间的关系，并且评价了近红外漫反射光谱在测量樱桃可溶性固形物含量上的应用价值。首先，在350～1800nm范围内采集样品光谱；其次，选取建模的最佳谱区，采用主成分分析（PCR）和偏最小二乘法（PLS）两种不同的多元校正方法在最佳谱区内建立校正模型，并用于检验集样品可溶性固形物含量的预测。实验表明，PLS方法最适建模光谱为500～1600nm，而PCR方法最适建模光谱为800～1400nm。将最佳谱区用三种不同预处理方法（原始光谱、一阶微分和二阶微分）处理，并比较各校正模型的预测能力。通过多元统计分析，得到最好的预测结果是：未经处理的原始光谱PLS校正模型，决定系数为R2=0.9955，校正标准差差为RMSEC=0.1086，预测集的决定系数为R2=0.8727，预测标准差为RMSEP=0.4932。可见，模型效果相当好，近红外漫反射光谱可以作为一种准确、快速且无损的方法用于检测樱桃可溶性固形物含量。关键词：近红外漫反射光谱；樱桃；无损检测；可溶性固形物；主成分分析；偏最小二乘法ResearchfortheSolubleSolidsContentofCherrybyNear-InfraredDiffuseReflectance(NIR)SpectroscopywithNondestructiveExamination(NDE)Abstract：Basedontheanalysisandsynthesisofpresentfruitdeterminationanditsdevelopingtendency,thisresearchobjectedwithcherry,accordingtothebasicprincipleofnearinfrareddetecting,researchedthedetectingmethodofsolublesolidscontent(SSC)incherryandestablishedrelationshipsbetweenthenear-infrareddiffusereflectance(NIR)spectroscopyandSSCwhichistheinternalqualityindexofcherryfruit,thenevaluatedtheappliedvalueofNIRspectrometryinmeasuringtheSSC.Atfirst,collectethespectralofsamplesintherangeof350～1800nm;second,selectthebestspectralregionformodelingandusingtwodifferentmultivariatecalibrationmethods,principalcomponentanalysis(PCR)andpartialleastsquares(PLS),toestablishcorrectionmodelinthebestspectralregion.ThemodelwasusedforpredictingtheSSCoftestingsetsamples.TheexperimentalresultsshowthebestspectrumregionofPLSmodelis500～1600nmwhiletheonePCRis800～1400nm.Furthermore,thisstudycomparedthepredictedabilityofthemodlesobtainedafterthreedifferentspectralcorrections(originalspectrum,firstderivativeandsecondderivative).Throughmultivariatedataanalysis,wecanseethepredictionswithPLSmodels,basedonoriginalspectrumwasthebestmodlewiththecorrelationcoefficients(R2)of0.9955,RMSEC=0.1081ofthecalibrationmodel,andthecorrelationcoefficients(R2)of0.8727,RMSEP=0.4932ofpredictionmodel.SowecanmakeaconclusionthatNIRspectroscopycouldprovideanaccurate,fastandnondestructivemethodforassessingtheSSCincherryfruit.Keywords:Near-infraredDiffuseReflectance(NIR)Spectroscopy;Cherry;Nondestructiveexamination;SolubleSolidsContent(SSC);PCR;PLS1引言1.1水果近红外无损检测技术的理论和原理近红外光谱(NearInfraredSpectroscopy，简称NIRS)的信息量极为丰富，可以直接透过样品的内部，波长范围为800～2500nm。近红外检测技术具有多种成分同时分析、测量速度快、测试成本低、样品无需预处理且不会遭到破坏、无需化学试剂等突出特点，堪称“绿色检测技术”[1]，在水果品质检测中得到越来越广泛的应用。1.1.1近红外光谱分析技术在水果领域的国内外研究现状国内外学者已经对水果糖度的无损检测技术进行了深入的研究。美国最先应用近红外光谱技术检测水果内部成分[2]，并根据样品形状易于改变的要求设计仪器，如使用近红外光谱检测洋葱中的干物质、香瓜和甜瓜中可溶性固形物等。G.Carfomagno等人(2004年)设计了一个近红外检测...