基于siPLS的猕猴桃糖度近红外光谱检测

为了探寻一种快速无损检测猕猴桃糖度的方法,利用小波滤噪法对猕猴桃1000～2500nm 近红外光谱进行了预处理,并用偏最小二乘法(PLS)、区间偏最小二乘法(iPLS)和联合区间偏最小二乘法(siPLS)分别建立预测模型。结果表明,采用联合区间偏最小二乘法将光谱划分为16 个子区间,利用其中的第9、11、13 号3 个子区间联合建立的糖度模型效果最佳,其校正集相关系数和均方根误差分别为0.9414 和0.3788。预测集相关系数和均方根误差分别为0.9295 和0.3904,主因子数为7 个。研究表明,用小波滤噪和联合区间偏最小二乘法所建立的猕猴桃糖度模型不但减少建模运算时间,剔除噪声过大的谱区,而且预测能力和精度均有所提高。     

近红外光谱技术快速检测黄酒的前发酵过程中总酸含量

黄酒是我国最古老的独有酒种,其生产原料来源广,生产工序复杂等因素对黄酒的质量有很大的影响。目前黄酒生产过程中还存在着利用生产经验来判断某段工序是否可以结束的情况,为了探索快速检测黄酒生产过程中各段工序的各项指标的含量的方法,取代人工判别前发酵终点来更准确的控制黄酒的质量,利用近红外光谱仪对黄酒生产过程中前发酵工段所得样品进行扫描,对其光谱进行预处理和波段选择,并结合偏最小二乘法 (PLS)建立各工段快速无损检测方法。最终得到了较高的决定系数R为0.9348,RMSECV值为0.118的模型。结果表明,黄酒前发酵过程选取的总酸含量所建立的模型能很好的用来进行快速检测。运用这些模型对验证集样品进行预测并统计分析,可知预测值与真实值之间无显著差异。本研究为黄酒生产过程的控制提供了方法基础。     

傅立叶变换近红外透射法分析黄酒酒精度

探讨了应用傅立叶变换近红外透射光谱技术测定黄酒中的酒精度.通过比较不同的数据处理方法,建立了黄酒酒精度测量的近红外定标模型.结果表明:采用透射及仪器控温30℃条件下,定标误差为0.12%,预测误差为0.13%,线性相关性为0.99,模型预测能力符合国标的要求;利用近红外光谱技术能快速准确地测定黄酒的酒精度.     

近红外光谱法旁线测定甘蔗糖厂混合汁糖度的应用研究

采用MPLS、PLS、PCR三种回归方法以及导数、平滑处理原始光谱,采用定标样品集以外的20个独立样品验证,得出最佳定标模型为经过MPL(S 1,4,4,1)处理所建立方程,其外部验证决定系数(R2)为0.968,预测标准差(SEP)为0.143,在广东华海糖业有限公司进行了实验应用,结果理想。近红外技术用于测试甘蔗混合汁糖分是可行的。     

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。     

样本质量对近红外法预测远红外纤维含量的影响

传统的纤维定量方法不能够满足远红外纤维与其基体普通纤维之间定量分析的问题,由此提出了近红外光谱分析技术。选用常见的远红外涤纶、远红外丙纶、涤纶和丙纶作为研究对象。利用人为自主混合取样的方法,采用偏最小二乘法(PLS),结合样本重量对所建模型的影响,建立了有关远红外纤维含量的远红外涤纶/涤纶,远红外丙纶/丙纶两个校正模型,发现两个模型都能达到比较好的预测效果。其结果：远红外涤纶/涤纶定量校正模型远红外涤纶含量的平均相对误差为2.03%;远红外丙纶/丙纶定量校正模型远红外丙纶含量的平均相对误差为3.76%。研究表明近红外光谱分析技术可以用于远红外纤维的定量分析。     

近红外光谱无损测定纸张施胶度的研究

采集不同施胶度(Cobb值)纸张的近红外光谱,通过不同方式对所采集的近红外光谱进行预处理。选择最佳预处理方式,利用偏最小二乘法(PLS)建立测定纸张施胶度的校正模型。结果表明,最佳预处理方式为减去一条直线(SLS),最佳波数区间为5446.3～12493.4 cm~(-1)和4246.8～4424.2 cm~(-1),得到校正模型的内部验证数据集以及外部验证数据集的相关系数R~2分别为0.9186和0.9085,内部交叉验证均方差R_(MSECV)和外部验证均方差R_(MSEP)分别为0.640和0.439,外部验证的预测结果与标准值之间的最大相对偏差为4.81%。校正模型有较高的测定精度和较好的推广性,为纸张施胶度无损伤、无预处理的快速、简便、准确检测提供新的途径,并且可望实现纸机的在线检测。     

近红外光谱法快速检测黄酒的酒精度、总糖和总酸

通过研究黄酒的近红外光谱和利用化学计量学的技术,采用偏最小二乘法建立快速检测黄酒的酒精度、总糖和总酸的近红外模型。用相关系数(R)、交叉验证均方差(RMSECV)和相对分析误差(RPD)衡量模型的预测精度和稳定性,R值分别为0.9994,0.9989,0.9780,RMSECV值分别为0.0891,0.6980,0.0898,RPD值分别为27,21,4.8,RPD≥3表明建立的模型效果良好。研究结果表明,近红外光谱法可用于快速检测黄酒酒精度、总糖和总酸,为黄酒食品安全质量控制体系的建立提供了快速检测手段。     

在线近红外光谱在保健酒酒精度检测上的应用

采用短波近红外光谱仪器在线检测保健酒调配液生产线上产品的酒精度。通过使用一阶倒数(First derivative,FD)和平滑处理(Norris derivative filter,ND),对近红外图谱进行预处理,使用偏最小二乘法(Partial least square,PLS)建立了酒精度检测近红外模型。模型的校正集均方根误差(Root mean square error of calibration,RMSEC)为0.737,交互验证相关系数为0.9189;预测集均方根误差(Root mean square error of prediction,RMSEP)为0.788,交互验证相关系数为0.9425。实验数据显示,近红外计算酒精度数值与标准法测量数值相对偏差主要集中在±2%之间,该方法可以满足生产过程中在线检测酒精度的要求。      

番茄总糖含量的近红外光谱无损检测方法研究

根据偏最小二乘法建立番茄总糖含量的定量分析模型,比较原始光谱和平均光谱以及10 种光谱预处理方法对近红外光谱无损检测番茄总糖含量的影响。结果表明：平均光谱所建立的偏最小二乘法校正模型明显优于原始光谱所建模型,常数偏移消除最适合番茄总糖近红外光谱的预处理,其在11998.9～7497.9cm-1 和4601.3～4256.5cm-1优化光谱区内,所建偏最小二乘法定量分析模型的预测值和实测值的相关系数(R)为0.917,校正标准差(RMSEC)为0.263%,预测标准差(RMSEP)为0.236%。平均光谱和优化的光谱预处理方法可有效提高近红外光谱无损检测番茄总糖含量的准确性。     

近红外光谱法快速测定藜麦籽粒粗蛋白含量

目的:为了满足高蛋白质藜麦的选育、栽培和农业实践所需,实现藜麦籽粒粗蛋白含量快速、无损检测。方法:本研究应用近红外光谱技术对藜麦籽粒粗蛋白含量的快速检测进行系统研究,选用具有代表性的122份藜麦品种为试材,以其中94份为建模集,28份为验证集,扫描得到藜麦建模集的近红外原始光谱,用Unscrambler 10.4软件进行光谱预处理并使用偏最小二乘法(PLS)建立藜麦籽粒粗蛋白含量的定量预测模型。结果:经滤波拟合法(Savitzky-Golay,SG)+标准正态变量(Standard Normal Variate,SNV)预处理建立的模型预测值决定系数(R²)为0.9380,被测组分浓度分析误差(RMSE)为0.4823,表现最佳。用此模型对验证集28份样品进行预测,相关分析表明,预测值与国标法实测值决定系数为0.9416;单因素方差分析表明,国标法实测值和模型预测值之间无显著差异(P>0.05),建立的模型具有很高的准确性,预测效果良好。结论:近红外光谱法作为一种简单快速无损的检测手段,能够用于藜麦籽粒粗蛋白含量的检测,可以为优质藜麦育种、栽培和农业实践提供技术支持。     

A Feasibility Study on Monitoring Residual Sugar and Alcohol Strength in Kiwi Wine Fermentation Using a Fiber‐Optic FT‐NIR Spectrometry and PLS Regression

This work aims to investigate the potential of fiber‐optic Fourier transform‐near‐infrared (FT‐NIR) spectrometry associated with chemometric analysis, which will be applied to monitor time‐related changes in residual sugar and alcohol strength during kiwi wine fermentation. NIR calibration models for residual sugar and alcohol strength during kiwi wine fermentation were established on the FT‐NIR spectra of 98 samples scanned in a fiber‐optic FT‐NIR spectrometer, and partial least squares regression method. The results showed that R² and root mean square error of cross‐validation could achieve 0.982 and 3.81 g/L for residual sugar, and 0.984 and 0.34% for alcohol strength, respectively. Furthermore, crucial process information on kiwi must and wine fermentations provided by fiber‐optic FT‐NIR spectrometry was found to agree with those obtained from traditional chemical methods, and therefore this fiber‐optic FT‐NIR spectrometry can be applied as an effective and suitable alternative for analyses and monitoring of those processes. The overall results suggested that fiber‐optic FT‐NIR spectrometry is a promising tool for monitoring and controlling the kiwi wine fermentation process.     

长波二阶导数近红外光谱-偏最小二乘法测定白酒中乙醇含量

根据近红外光谱的振动吸收强度与有机分子官能团含量的线性关系,用偏最小二乘法对白酒的近红外光谱和其中的乙醇浓度建立相关模型。为了优化模型,我们对白酒的近红外光谱进行一阶导数处理,选择最佳的波长范围和最适的因子数。然后用所建的模型对预测集和白酒样品进行预测,所得结果令人满意。有望成为白酒快捷而准确的检测方法。     

快速酒精仪在黄酒酒精度分析中的应用

通过与GB/13662—2008《黄酒》中的酒精度检测方法相比较,研究了近红外酒精分析仪法的准确性和稳定性,并且研究了总糖、浊度和色度对该方法的影响。结果表明,与国标检测方法相比,近红外酒精分析仪法操作简单、快速,并且重复性和准确性都更高。     

Discrimination of Blended Chinese Rice Wine Ages Based on Near-Infrared Spectroscopy

In this study, near-infrared spectroscopy combined with spectral preprocessing methods was used for the discrimination of blended Chinese rice wine ages (3, 5, 8, and 10 years aged). Discriminant models were developed using principal component analysis, linear discriminant analysis, and discriminant partial least squares regression. The correct classifications for young wines (3 and 5 years) and aged wines (8 and 10 years) were 100% using discriminant partial least squares after spectral preprocessing. Moreover, for the classification of rice wines from the four years aged groups, 95.0% classification accuracy was obtained using discriminant partial least squares with orthogonal signal correction pretreatment in a validation sample set.     

Use of Attenuated Total Reflectance Mid‐Infrared Spectroscopy for Rapid Prediction of Amino Acids in Chinese Rice Wine

The high content of amino acids of Chinese rice wine (CRW), especially essential amino acids makes it a food increasingly demanded by consumers. Rapid detection technique of amino acid content, which is an important quality and function index of CRW, is highly desirable for consumers, producers as well as administrative authorities. In this study, the potential of Fourier transform infrared spectroscopy (FT‐IR) as a novel and rapid analytical technique to determine 17 free amino acids in CRW were investigated. Genetic algorithms (GA) and synergy interval partial least squares (SiPLS) were used to select the most efficient spectral variables to improve the prediction precision of the classic partial least squares (PLS) model constructed on the full‐spectrum. The results demonstrated that compared with the PLS model using all wavelengths of FT‐IR spectra, the prediction precision of model based on the spectral variables selected by GA and SiPLS was significantly improved, especially for arginine and proline. After systemic comparison and discussion, it was found that GA‐SiPLS model achieved the best performance, with the correlation coefficient in calibration (R² (cal)) higher than 0.80 and the residual predictive deviation higher than 2.00 for all of the free amino acids analyzed in this study. The overall results confirmed that FT‐IR combined with efficient variable selection algorithms is a method that may be useful to replace the traditional methods for routine analysis of free amino acids in CRW.     

孝感米酒中乳酸菌的分离及其对黄酒品质的影响

目的:探明孝感米酒中乳酸菌的种类及其对黄酒品质的影响。方法:采用传统可培养方法使用MRS培养基、厌氧工作站,对孝感米酒中乳酸菌进行分离,并接入黄酒对黄酒发酵过程进行干预,进而通过分析黄酒有机酸与滋味等理化特征来评价乳酸菌的发酵特性。结果:从孝感米酒中分离到9株乳酸菌,基于16S rDNA基因对乳酸菌分离株进行了系统发育分析,结果显示它们属于魏斯氏菌属(Weissella)、片球菌属(Pediococcus),种水平上分为戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)、融合魏斯氏菌(Weissella confusa)、食窦魏斯氏菌(Weissell acibaria)。将这9株菌应用于黄酒发酵制作,在菌株融合魏斯氏菌MJ3-1与MJ4-1、戊糖片球菌MJ6-1、食窦魏斯氏菌MJ8-1干预下,黄酒中乳酸含量显著增加(p<0.05),苹果酸含量显著减少(p<0.05);同时黄酒的滋味中咸味和丰度有显著增加(p<0.05)。总体上来说,乳酸菌对黄酒滋味的影响由酸味、鲜味与丰度引起。结论:融合魏斯氏菌MJ4-1能增加黄酒乳酸,并降低苹果酸含量作用最强,适用于黄酒复合型发酵剂的研发。     

光谱预处理结合模拟退火算法的小麦粉面筋含量检测

为得到可靠的小麦粉中面筋含量定量分析模型,基于光谱预处理及模拟退火算法（simulated annealing algorithm,SAA）对近红外光谱（near infrared spectroscopy,NIR）进行优化处理。偏最小二乘（partial least squares,PLS）回归用于建立预测模型,以决定系数R2、校正均方根误差（root mean square error of calibration,RMSEC）、预测均方根误差（root mean square error of prediction,RMSEP）为指标,对比在不同光谱预处理条件下建立的回归模型与光谱预处理结合模拟退火算法优化处理条件下的回归模型。结果表明光谱预处理结合SAA-PLS模型能够有效提高模型的稳定性和预测能力,将R2从0.763?7提高到0.949?1、RMSEC从1.371?2降低到0.589?8、RMSEP从1.450?2降低到0.534?1。结果说明,光谱预处理结合模拟退火算法对光谱进行优化处理是可行的,模型预测能力和稳定性均优于未处理模型和仅进行光谱预处理的模型。