采用正交投影偏最小二乘法快速无损分析乳粉蛋白质含量

应用近红外光谱分析技术,建立了不同品牌不同种类不同批次的乳粉原样和混合样的蛋白质定量分析模型。采用正交投影偏最小二乘法(orthogonal partial least squares,OPLS)建立近红外光谱回归模型,并与其他预处理方法和传统偏最小二乘法(partial least squares,PLS)对比;采用交叉验证法(cross-validation)全局寻优方式获得OPLS和PLS模型的最佳参数;5个主成分建立的OPLS校正模型效果最佳,相关系数R为0.994 0,校正集交叉验证均方根RMSECV为1.09,预测集的化学值与模型预测值的相关系数R达到0.976 7,分析模型的预测误差均方根RMSEP为0.905。结果表明:OPLS回归方法在简化模型的同时提高了模型的预测泛化性能,能够快速无损建立乳粉的蛋白质近红外定量模型。     

基于近红外光谱技术的柑橘罐头品质测定方法的研究

为了快速检测柑橘罐头主要营养指标的含量,实验对柑橘罐头进行光谱采集,通过偏最小二乘(PLS)线性拟合建立关于柑橘罐头总糖、总酸、黄酮和维生素C的近红外定量分析模型。通过分析比较不同的光谱预处理方法对近红外光谱模型的影响,其中经归一化预处理后建立的总糖和黄酮模型最优,相关系数分别为0.9156和0.9147,交互验证均方根误差(RMSECV)为0.6305%和2.7028 mg/100 g;平滑预处理后总酸的相关系数为0.8921,RMSECV为0.0539%;以原始光谱数据建立的维生素C模型的相关系数为0.9129,RMSECV为1.4323 mg/100 g;预测集总糖、总酸、黄酮和维生素C的相关系数分别为0.8519、0.8106、0.8334和0.8425,预测均方根误差(RMSEP)为0.8969%、0.0638%、3.6055 mg/100 g和1.9732 mg/100 g。实验结果表明:应用近红外光谱技术测定柑橘罐头中总糖、总酸、黄酮和维生素C的含量是可行的。     

基于近红外漫反射光谱技术的小麦蛋白质含量检测

收集来自国内3个主要小麦生产省份的小麦样品共73份,应用近红外光谱漫反射技术结合化学计量学方法建立小麦蛋白质含量的近红外光谱定量模型,并对模型的稳定性和可靠性进行评价。结果表明,光谱预处理的最佳条件为:Savitzky-Golay平滑+一阶导数处理,使用偏最小二乘法(Partial least square,PLS)建立模型,校正集(Rc)和预测集相关系数(Rp)为0.936和0.925,校正集均方根误差(RMSEC)和预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.23和0.28,表明模型准确可靠,可应用于小麦蛋白质含量的快速无损检测。     

茶皂素提取过程的原位实时监测技术

采用近红外光谱技术结合化学计量学方法,实时原位监测茶皂素提取过程中的茶皂素质量浓度、蛋白质质量浓度和多糖质量浓度的变化。研究结果表明,一阶求导(1stDer)为最优的光谱预处理方法,3个指标的校正集决定系数(RC)和预测集决定系数(RP)皆最高,交叉校验残差均方根误差(RMSECV)和预测残差均方根误差(RMSEP)最小。相较于偏最小二乘法(PLS)和区间偏最小二乘法(iPLS)算法对回归模型进行校正,以RP和RMSEP为评价指标,联合区间偏最小二乘法(Si-PLS)算法下所建模型稳健性最佳。茶皂素浓度模型中的RP=0.9889,RMSEP=1.36;蛋白质浓度的RP=0.9859,RMSEP=0.354;多糖浓度的RP=0.9919,RMSEP=0.359。结论:近红外光谱技术联合Si-PLS模型可较好的实时监测茶皂素提取过程。     

基于红外光谱角度度量模型同时测定辣椒油品质指标

利用向量的方向确定性,将光谱强度度量转换成空间角度度量,重构辣椒油红外光谱与酸值、折光率、过氧化值的线性关系,建立辣椒油红外光谱与关键品质指标的分析模型。共采集40个辣椒油样本红外光谱数据,用传统方法测定其3种指标的真实值,对光谱进行不同预处理后,分别选取不同波段,利用自编角度度量算法(VAPLS)建立辣椒油3种指标预测模型,并与传统偏最小二乘法(PLS)进行对比。结果表明:酸值校正集和验证集相关系数为0.9936,0.9959,均方根误差为0.0282,0.0264;折光率相关系数为0.9925,0.9907,均方根误差为0.000132,0.000147;过氧化值相关系数为0.9923,0.9421,均方根误差为0.0176,0.0543。市售辣椒油3种指标均方根误差为0.0185,0.0001,0.0355,均优于PLS,说明角度度量所建模型有较好的预测性和稳定性。     

近红外光谱法测定面粉的水分、脂肪、碳水化合物和蛋白质含量

应用近红外光谱技术结合不同的定量分析方法建立面粉4种组分的快速定量模型。国标法测定68种面粉样品的水分、脂肪、碳水化合物和蛋白质的含量,并采集其近红外漫反射光谱图。选取58个校正集和10个验证集样品,通过马氏距离法剔除异常样品后,对比17种光谱预处理方式所建立的基于全光谱的偏最小二乘法(partial least squares,PLS)定量模型效果,在最佳预处理方法的基础上,采用向后区间偏最小二乘法(Backward interval PLS,BiPLS)筛选特征光谱,进一步得到最佳定量模型。结果表明,所建立的模型校正集相关系数Rcv均大于0.9650,内部交叉验证均方根误差均小于0.328;验证集相关系数均大于0.9926,预测均方根误差均低于0.383。因此,模型具有较好的准确性和稳定性,能应用于面粉的多指标快速检测。     

基于近红外光谱的淀粉含水量快速检测研究

运用近红外光谱分析技术检测淀粉的含水量,收集了国内常用的不同种类的淀粉,选择最优的光谱预处理方法和光谱范围,运用偏最小二乘法（PLS）进行定量分析研究。结果表明,采用偏最小二乘法（PLS）所建的定量分析模型的相关系数R2达0．9912,预测均方根误差RMSEP为0．0784,偏差为0．132。研究发现,近红外光谱技术用于快速无损检测淀粉含水量是可行的。     

基于近红外光谱对桃果实低温贮藏品质的定量检测

采用近红外光谱法结合化学计量学方法对桃果实的可溶性固形物(SSC)含量、总酸(TA)含量、糖酸比和硬度等4种品质进行快速检测,研究不同光谱预处理算法对模型的影响,建立偏最小二乘法(PLS)预测模型。建模前,采用方差分析和Pearson相关性分析研究几种指标的关系。桃果实贮藏期的SSC含量、TA含量、糖酸比和硬度最优PLS模型的校正集相关系数分别为0.93,0.69,0.74和0.97;验证集相关系数分别为0.79,0.69,0.68和0.95。交互验证均方根误差(RMSECV)为0.56,0.11,4.24和8.81,预测集均方根误差(RMSEP)为0.89,0.10,6.02和16.22。试验结果表明,近红外光谱对桃果实SSC含量和硬度的快速检测是可行性的,TA含量和糖酸比的预测算法需进一步优化。本研究为实际生产中近红外光谱对桃果实低温贮藏品质无损检测与质量控制提供技术参考。     

苹果可溶性固形物近红外光谱无损检测试验

可溶性固形物(Soluble solids contents, SSC)是单糖、双糖和多糖等可溶性糖的总称,是苹果口感和营养品质的关键评价指标之一。为实现苹果可溶性固形物的快速检测,采用STS和QE两款不同光谱仪采集光谱,开展SSC无损检测试验研究。对比分析卷积平滑(SG)、一阶导数(FD)、多元散射校正(MSC)等各种预处理方法及其组合方法,改善光谱信号的效果,对比STS和QE两款仪器的信噪比,并建立不同波长范围的偏最小二乘回归(PLS)模型,建立最佳预处理方法处理后的PLS模型。其中, SG-MSC组合预处理效果最好, STS和QE光谱仪测得的苹果光谱模型预测相关系数分别为0.951和0.859,预测均方根误差为0.433%和0.732%。结果表明,搭建的试验平台可实现苹果SSC的测量,且使用STS光谱仪采集到的光谱信号优于QE光谱仪,研究可为苹果SSC快速检测仪器的设计提供参考。     

近红外光谱技术应用于云芝蛋白含量的定量分析

应用近红外光谱结合偏最小二乘法(PLS)建立测定真菌云芝中蛋白含量定量分析模型.所建立的模型经过i选择最有效的光谱预处理方法,光谱区域和最适主因子数使模型最优化.实验结果表明:采用傅里叶变换在1330 nm～725 nm光谱区域,主因子数为6,建立的模型最优.模型校正集的交互验证均方根误差(RMSECV)为0.010,交互验证所得校正集样品中的蛋白含量的预测值与真实值间相关系数(Rv)为0.968;应用此模型对预测集样品中的蛋白质含量进行预测,得到预测均方根误差(RMSEP)为0.009,预测集的相关系数(Rp)为0.990.     

近红外光谱快速分析成品葡萄酒指标的研究

采用近红外光谱技术结合化学计量学算法,建立了成品葡萄酒(总糖和酒精度)的快速检测方法。通过NCL对近红外光谱图谱进行预处理,使用偏最小二乘法(PLS)建立了总糖和酒精度近红外定量模型。以决定系数(R~2)、校正均方根误差(RMSEC)和预测均方根误差(RMSEP)为模型质量的评价指标。R~2分别为0.9684、0.9146,RMSEC值分别为0.0810、0.2382,RMSEP值分别为0.0877、0.2352。结果表明,建立的模型预测效果较佳,具有较好的稳定性和较高的精密度,能满足成品葡萄酒生产中总糖和酒精度的快速检测需求。     

短波近红外光谱-偏最小二乘法测定白酒中乙醇含量

应用近红外光谱技术结合偏最小二乘法(NIRS-PLS)建立白酒中乙醇含量定量分析数学模型。所建校正模型相关系数(Corr.Coeff.)达到0.99986,校正集均方根误差(RMSEC)为0.00225,预测均方根误差(RMSEP)为0.00137,模型通过交互验证检验,得出PLS因子数为4时预测残差平方和(PRESS)和交互验证均方根误差(RMSECV)最小。用所建模型测定样品与气相色谱分析结果相对误差不大于0.81%。实验结果表明该方法准确性、稳定性好、精密度高。     

蚁群和遗传算法优化花茶花青素近红外光谱预测模型的比较

以建立花茶花青素含量的最优近红外光谱模型为目标,对比研究了蚁群算法(Ant ColonyOptimization,ACO)和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化近红外光谱谱区的效果。ACO-i PLS将全光谱划分为12个子区间时,优选出第1、9、10共3个子区间,所建的校正集和预测集相关系数分别为0.901 3和0.864 2;交互验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.160 0 mg/g和0.202 0 mg/g;GA-i PLS将全光谱划分为15个子区间时,优选出第1、5共2个子区间,所建模型的校正集和预测集相关系数分别为0.906 3和0.879 3,交互验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.156 0 mg/g和0.206 0 mg/g。研究结果表明:ACO-i PLS和GA-i PLS均可以有效选择近红外光谱特征波长,其中GA-i PLS模型的精度更高。     

基于近红外光谱技术的小麦粉灰分含量检测方法研究

采用近红外光谱技术建立小麦粉灰分含量的快速检测方法。使用两种不同的近红外光谱仪器采集小麦粉的近红外光谱数据,以常规分析法的测定值作为建模数据,采用偏最小二乘(PLS)回归分析法建立小麦粉灰分的定量分析模型,比较两种不同的近红外光谱仪器扫描的小麦粉近红外光谱图对模型的影响。结果表明,MicroNIR-1700近红外光谱仪扫描的谱图所建校正集模型的相关系数R~2为90.69,均方根误差(RMSECV)为0.031 2,预测集模型的均方根误差(RMSEP)为0.021 7;VERTEX70傅里叶变换近红外光谱仪扫描的谱图所建校正集模型的相关系数R~2为89.40,均方根误差(RMSECV)为0.035 0,预测集模型的均方根误差(RMSEP)为0.036 6。两种仪器都能用于小麦粉光谱采集,并进行灰分含量快速检测,MicroNIR-1700在小麦粉灰分检测方面有更好的应用。     

基于近红外光谱技术的老陈醋可溶性固形物定量分析

可溶性固形物含量(SSC)是食品行业的重要技术参数之一。利用近红外光谱技术对不同醋龄的老陈醋SSC进行分析。在不同光谱预处理下,分别采用主成分回归(PCR)和偏最小二乘法(PLS)建立SSC的定量分析模型。结果表明,采用5点平滑预处理后,利用PLS建立的老陈醋SSC的定量分析模型最优,其校正集的相关系数R为0.999 9,校正标准偏差(RMSEC)为0.038 3,预测标准偏差(RMSEP)和交叉验证标准偏差(RMSECV)分别为0.082 1,0.096 4。表明采用近红外光谱技术对不同醋龄的老陈醋SSC进行定量分析建模是可行的。     

基于特征波长提取的哈密大枣可溶性固形物的高光谱预测

本文利用高光谱图像技术对干制后的哈密大枣可溶性固形物含量(SSC)进行预测研究。使用多种预处理方法对原始光谱进行处理,并对原始光谱和预处理后的光谱分别建立PLS模型,对比分析得出均值中心化(MC)处理效果最佳。对MC处理后的光谱经联合区间偏最小二乘算法(si-PLS)筛选后,再结合遗传算法(GA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)提取哈密大枣SSC的特征波长,将提取的波长变量建立哈密大枣SSC的PLS预测模型。结果显示:利用MC-CARS-GA-si-PLS方法提取的16个关键波长变量(仅占全光谱变量的2%)所建立的PLS模型性能优于全光谱PLS模型。该模型的预测集相关系数(Rp)、预测均方根误差(RMSEP)和预测(RPD)分别为0.93、0.48和2.721。该方法提取的波长变量所建立的预测模型,不仅使模型简化,而且增强了模型的预测能力,为高光谱图像技术对水果及其干制品的定量分析研究提供了参考。     

基于近红外光谱技术的老陈醋品质分析

为得到稳定、精确的老陈醋品质光谱模型,采用近红外光谱分析技术结合反向传播神经网络(BP-ANN),分别对不同醋龄的两种山西老陈醋中可溶性固形物含量(SSC)及pH值进行定量分析。对经过标准归一化(SNV)与25点平滑相结合处理后的光谱进行主成分分析,根据主成分的累计贡献率选取主成分数作为BP神经网络的输入变量建立模型,并与偏最小二乘法(PLS)模型进行比较。结果表明:BP-ANN建立的老陈醋SSC和pH值定量分析模型最优,其SSC和pH值的模型相关系数(R)分别为0.9999和0.9997,校正集均方根误差(RMSEC)分别为0.0128和0.0045,预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.0118和0.0088。采用近红外光谱技术结合反向传播神经网络(BP-ANN)对不同醋龄、不同品牌的老陈醋品质分析建模是可行的。     

基于模拟退火算法优化波长的面粉品质检测

模拟退火算法（simulated annealing algorithm,SAA）是一种随机搜索、全局优化算法,为提高近红外光谱检测面粉品质模型的准确度与稳健性,实验提出基于SAA优化波长,再结合偏最小二乘（partial least squares,PLS）法建模预测的定量模型,并对SAA中冷却进度表参数设置进行对比分析。实验依据面粉中灰分含量梯度,随机选取126 份样本的近红外光谱建立SAA-PLS模型。结果发现,SAA从2 074 个波数优选出70 个波数,结合PLS建立的定量模型相关系数为0.976 0,交互验证均方根误差（root mean square error of cross validation,RMSECV）为0.022,预测均方根误差（root mean square error of prediction,RMSEP）为0.030 1,全谱建立的PLS模型相关系数为0.778 5,RMSECV为0.066 6,RMSEP为0.076 8。结果表明,基于SAA优化特征谱区,建立灰分定量模型是可行的,且准确度与稳健性明显优于全谱定量分析模型。     

基于近红外光谱技术快速测定甘薯多糖含量

摘 要：目的 建立一种基于近红外光谱技术快速测定甘薯多糖的方法。方法 通过采集来自不同地区的74个甘薯及甘薯干的近红外光谱图,对异常样本进行剔除与回收后随机选择其中56种作为校正集,11种作为验证集。通过一阶导数、二阶导数、多元散射校正（multiplicative signal correction,MSC）、标准正态变量变换（standard normal variate,SNV）等组合预处理方式对原始光谱进行处理,比较多元线性回归（stepwise multiple linear regression,SMLR）、主成分回归（principal component regression,PCR）和偏最小二乘法（partial least squares,PLS）三种方法建立的模型结果,进一步选择波段确定最佳甘薯多糖含量测定方法。结果 PLS建立的模型整体精确度和稳定性最佳,最优模型的预处理方式为一阶导数处理,该模型的最佳波段为全波段范围,校正集均方根误差（root mean square error of calibration set,RMSEC）为相关系数0.496,校正集相关系数（calibration set correlation coefficient,RC2）为0.9683,验证集均方根误差（root mean square error of prediction set,RMSEP）为0.430,验证集相关系数（prediction set coefficient of determination,RP2）为0.9440,主成分数为8。结论 通过近红外光谱技术结合偏最小二乘法建立甘薯多糖模型可作为甘薯多糖快速测定的可行性方法。     

基于光谱预处理结合遗传算法优化波长的面粉水分快速检测

基于光谱预处理及遗传算法(genetic algorithm,GA)法优化波长,再结合偏最小二乘(partial least squares,PLS)法建立面粉中水分的定量分析模型,对比在不同预处理方法下相关系数R~2、校正标准差(root mean square error of calibration,RMSEC)、预测标准偏差(root mean square error of prediction,RMSEP)3个指标,随机选择130份样本建立预处理+GA+PLS定量分析模型,实验结果为R~2从0.955 2提高到0.977 7、RMSEC从0.375 8降低到0.245 3、RMSEP从0.268降低到0.264。结果表明基于光谱预处理结合GA优化波长来定量分析面粉中水分含量是可行的,且准确性和误差度皆优于无优化模型。