樱桃番茄可溶性固形物含量的可见/近红外透射光谱无损检测

基于可见/近红外透射原理,针对樱桃番茄内部品质不均,果径不同等特点,建立樱桃番茄透射检测系统,结合相关性分析和归一化处理对樱桃番茄的果径进行校正,在此基础上对樱桃番茄可溶性固形物(SSC)含量做快速无损检测。将80个样品按3∶1的比例随机分为校正集与预测集,选取波长范围600～960 nm内的光谱曲线先SG卷积平滑后进行一阶导数、二阶导数预处理,再对二者于波长903 nm和826 nm处进行归一化处理,采用偏最小二乘回归法对樱桃番茄可溶性固形物含量建立预测模型。结果显示,一阶微分和二阶微分预处理后,其预测模型的校正集和预测集相关系数与原始光谱相比均有明显提高。二阶微分光谱的预测模型校正集和预测集相关系数分别为0.8938和0.8337,均方根误差分别为0.3625°Brix和0.5793°Brix。果径归一化处理后,其预测模型的校正集和预测集相关系数进一步提高。果径归一化处理后的二阶微分光谱预测模型,其校正集和预测集相关系数分别达到0.9383和0.9360,均方根误差分别为0.2796°Brix和0.3955°Brix。结果表明,可见/近红外透射光谱结合果径归一化处理能有效预测樱桃番茄的内部品质,消除果径不同带来的误差,该检测方法的精度和稳定性较为理想,可预测樱桃番茄内部品质。     

基于可见/近红外光谱的牛肉品质无损检测系统改进

含水率、颜色和pH值是牛肉的重要品质指标,近年来可见/近红外光谱因其成本低、快速无损等特点被广泛应用于肉品检测中。针对现有探头采集样品面积过小、代表性差等问题,利用高效的环形光源对双通道可见/近红外光谱系统进行改进,建立了一种高效、稳定的双通道可见近红外光谱系统。首先,基于多次采集生鲜牛肉样品获得400~2450nm波段的有效光谱数据,对改进前反射探头和环形探头的性能进行了对比分析,发现环形探头的稳定性更有优势,在整个波段的变异系数均小于10%。然后利用改进后探头组成的系统采集了61块生鲜牛肉样品的可见/近红外光谱数据。采用了无处理、SG平滑、哈尔变换、一阶导数、二阶导数、标准正态变换、多元散射校正、去趋势化以及各方法组合等方法对光谱数据进行预处理。利用第1波段数据建立颜色参数L*、 a* 、b*的偏最小二乘模型,分别利用第1波段数据、第2波段数据和双波段数据（双波段简单拼接）建立含水率和pH值的PLSR模型并进行了对比。结果发现：第1波段的数据无需经过预处理,即可对颜色参数L*、 a* 、b*取得较好的预测结果,其PLSR模型验证集相关系数和标准误差分别为0.9603、0.9616、0.9367和1.3332、1.1844、0.6553;对于含水率和pH值,无论光谱数据是否经过预处理,第1波段数据的建模效果要好于第2波段数据,但是经过预处理的双波段数据（400~2450nm波段）能够取得更好的预测结果,其PLSR模型验证集相关系数和标准误差分别为0.9541、0.8716和0.5475、0.1272。结果证明,基于高效环形探头的双通道可见近红外光谱系统建立的牛肉多品质参数预测模型,可实现准确、无损、快速检测,获得比较稳定的检测结果。     

牛肉嫩度的高光谱法检测技术

为实现对牛肉嫩度的预测和分级,构建了试验用高光谱检测系统,在400～1000nm波长范围内获取牛肉表面的高光谱散射图像.从高光谱图像中提取牛肉的反射光谱曲线,用step-wise逐步回归法选择 430、496、510、725、760和828nm 6个波长建立了多元线性回归模型,用全交叉验证法验证模型的预测效果,模型的预测相关系数为0.96,预测标准差为0.64kg.以嫩度6.0kg为界将样本分为嫩牛肉和粗糙牛肉2类,特征波长处反射值为变量,建立了正则判别函数对牛肉嫩度分级,用全交叉验证法验证训练的效果.嫩牛肉分级准确率为83.3%,较粗糙牛肉分级准确率为90.9%,总的分级准确率为87.0%.研究表明该预测和分级技术具有一定的可行性.     

利用拉曼光谱技术识别溴氰菊酯和啶虫脒农药的研究

目的初步建立溴氰菊酯农药和啶虫脒农药的拉曼光谱研究方法。方法利用激光拉曼光谱技术,将农药溶液装满铝盒,采集农药溶液的拉曼光谱曲线,运用自主编写的程序对光谱曲线进行预处理,以去除光谱噪音并扣除荧光背景,进而探讨溴氰菊酯农药和啶虫脒农药的快速无损检测方法。结果溴氰菊酯农药和啶虫脒农药的拉曼特征频率较为丰富,选取574 cm-1、736 cm-1处的拉曼信号可识别溴氰菊酯农药,检测限为2500mg/kg。选取752 cm-1、840 cm-1处的拉曼信号可识别啶虫脒农药,当溶剂的丙酮-水比例为1:5时,最适合作为检测溶剂配置啶虫脒农药溶液,为下一步确定啶虫脒检测限奠定基础。结论本研究对实现拉曼光谱技术检测果蔬表面溴氰菊酯农药和啶虫脒农药具有重要意义。     

基于拉曼光谱技术检测菠菜的毒死蜱残留

目的基于拉曼光谱技术初步探讨菠菜表面有机磷农药毒死蜱的快速、无损检测新方法。方法利用本研究自行搭建的拉曼光谱检测系统获取残留不同浓度毒死蜱农药的菠菜光谱曲线,通过SG-5点平滑减小曲线噪声,基于最小二乘法的10次多项式拟合法剔除菠菜荧光背景,并对含有不同浓度毒死蜱农药的菠菜样品拉曼图谱进行比较分析。结果特征归属为P=S振动的632 cm-1处的拉曼信号可识别菠菜表面毒死蜱农药残留,其检测限为400 mg/kg,而且拉曼特征波峰的相对强度与菠菜表面农药残留浓度存在较好的线性关系,其相关系数为R2=0.92。结论拉曼光谱技术有望实现叶片类蔬菜的农药残留的快速、无损、定量检测。