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FPGA的老陈醋定量与定性分析系统设计

首先采用判别分析(DA)算法结合不同光谱预处理方法建立老陈醋醋龄的判别模型,采用偏最小二乘法建立老陈醋的pH值和可溶性固形物的定量分析模型,通过选择校正集验证了采用近红外光谱实现对老陈醋醋龄判别具有较高的准确性,对老陈醋的pH值和可溶性固形物的定性与定量分析的模型的精度和稳定性都较好,然后采用可编程逻辑器件(FPGA)的设计,完成从光谱的采集、预处理、定性定量分析和显示等整个功能,其中光谱采集采用的是近红外透射光谱采用NEXUS傅里叶变换近红外光谱仪(热电尼高力仪器公司,美国)及其相应的透射附件进行采集,定性与定量分析模型的建立采用数字信号处理器(DSP)核实现,最终实现对老陈醋的在线检测系统的设计.     

应用近红外光谱对老陈醋进行定性定量的检测研究

利用近红外光谱结合DA和PLS算法在不同光谱预处理方法下,对山西老陈醋醋龄进行定性判别分析,并建立陈醋可溶性固形物(SSC)及pH值的定量模型.结果表明:原始光谱、5点平滑以及SNV校正建立的DA模型性能良好,校正集判别正确率为100％,预测集判别正确率为88.89％;原始光谱建立的可溶性固形物的PLS定量模型最优,校正集和预测集的相关系数r分别为0.99988和0.99960,RMSEC,RMSEP和RMSECV分别为0.0421,0.0911和0.0777;5点平滑建立的pH值的PLS定量模型最优,校正集和预测集的相关系数r分别为0.99733和0.97411,RMSEC,RMSEP和RMSECV分别为0.0151,0.0386和0.0468.     

基于二维相关近红外光谱的老陈醋醋龄鉴别

采用二维相关近红外光谱技术与判别分析(DA)方法相结合鉴别不同醋龄的老陈醋样品。选取5个醋龄共100个老陈醋样品,在室温下采集所有样品的一维近红外光谱。以醋龄作为外扰因素,构建各样品在1 001～1 830 nm波段范围的二维相关同步谱和异步谱,分析其二维相关谱图的光谱特征。基于二维相关同步谱的对角线数据(即自相关谱),建立不同醋龄老陈醋样品的判别分析模型,模型校正集的识别准确率为97.3%,预测集识别准确率为96%。研究结果表明,所提出的方法可提供随醋龄变化的更多光谱特征信息,为老陈醋醋龄快速鉴别提供一种精度高的分类模型。     

光程对液态调味品定性与定量分析模型的影响研究

以老陈醋作为研究对象,研究了选用1,2,5mm不同光程对醋龄的定性分析与可溶性固形物(SSC)和有效酸度(pH)定量分析模型的影响,发现采用1mm光程的近红外透射光频谱通过5点平滑处理后建立的老陈醋定量与定性分析模型最优,并且随着光程的增大,建立的模型的稳定性和预测准确性均变坏。当光程增加到5mm时,模型的预测准确性只能达到50%左右,不能有效地对醋龄、可溶性固形物的含量和pH值进行预测,进而可以推广采用近红外光谱检测技术对液态调味品的定量与定性分析,应结合食品的特性选择合适的光程以增大检测的准确性和可靠性。     

基于可见/近红外透射光谱的山西老陈醋产地的判别分析

针对山西醋业市场存在的问题,采用可见-近红外光谱技术,结合化学计量学方法,开展山西老陈醋产地的判别分类工作.对3个不同产地的240个山西老陈醋样品采集光谱数据,分析不同预处理方法(未处理、平滑、微分)对陈醋产地判别结果的影响;结合判别分析法建立陈醋产地定性判别模型.试验结果表明,可见-近红外原始光谱结合判别分析法的结果最优,校正集正确分类的比例达98.46%,预测集达93.33%;微分光谱分析结果最差.     

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。     

基于多元散射校正和偏最小二乘(MSC/PLS)的傅里叶变换近红外光谱检测蜂蜜中还原糖

为快速无损测定蜂蜜的还原糖,提出一种用近红外光谱技术进行检测的新方法.选用SN/T0852-2000铁氰化钾滴定法作为光谱还原糖测定的标定方法,用不同光谱预处理方法对模型的影响进行比较.首先用MSC对光谱数据进行校正,在经过Norris导数平滑法对原始光谱进行预处理消除噪声.利用光谱专用分析软件TQ Analyst7.2,建立偏最小二乘(PLS)校正模型.最优光谱模型校正相关系数(R)、校正相关均方差(RMSEC)、预测相关均方差(RMSEP)、交互验证相关系数(Rcv)、交叉验证均方差(REMSECV)分别为0.970 56,1.21,1.54,0.962 67,1.36.结果表明,应用多元散射校正(MSC)处理,并经过Norris二阶导数平滑后的PLS模型优于经典PLS算法所建立的模型. 用MSC对光谱数据进行校正,在经过Norris导数平滑法对原始光谱进行预处理消除噪声.利用光谱专用分析软件TQ Analyst7.2,建立偏最小二乘(PLS)校正模型.最优光谱模型校正相关系数(R)、校正相关均方差(RMSEC)、预测相关均方差(RMSEP)、交互验证相关系数(Rcv)、交叉验证均方差(REMSECV) 别为0.970 56,1.21,1.54,0.962 67,1.36.结果表明,应用多元散射校正(MSC)处理,     

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检测苹果气调贮藏期可溶性固形物含量

目的 基于近红外光谱技术结合偏最小二乘（Partial least square, PLS）法和最小二乘支持向量机回归（Least square-support vector regression, LS-SVR）法建立苹果气调贮藏期可溶性固形物（Soluble solids contents, SSC）含量预测模型。方法 在分析了气调贮藏期苹果细胞结构和SSC变化的基础上,采集了可见-近红外（Visible-near infrared, Vis-NIR）波段和长波近红外（Long wave near infrared, LWIR）波段下不同贮藏时间的苹果漫反射光谱信息,利用主成分分析方法（Principal component analysis,PCA）分析不同贮藏期苹果光谱信息分布特征,使用Kennard-Stone（K-S）算法以3:1比例对样本集进行划分,使用多元散射校正（Multiplicative scatter correction, MSC）和SG（Savitzky-Golay）平滑对光谱进行预处理,利用连续投影算法（Successive projections algorithm, SPA）和竞争自适应重加权采样（Competitive adaptive reweighted sampling, CARS）法对光谱进行特征波长提取,并建立SSC预测模型。结果 在LWIR波段下,经MSC预处理和CARS提取特征波长后建立的PLS模型取得了较好的预测精度,模型相关系数为0.900,均方根误差为0.478;经MSC、SG平滑预处理和CARS提取特征波长后建立的LS-SVR模型取得了更好的预测精度,模型相关系数为0.927,均方根误差为0.507。结论 构建的基于可见/近红外光谱无损预测模型可实现对气调贮藏期苹果SSC的准确预测,为高效贮藏技术提供了理论基础。     

近红外光谱结合偏最小二乘法快速测定糖果中水分含量

采用近红外光谱(NIR)结合偏最小二乘法(PLS)建立了一种糖果中水分含量快速准确的测定方法。在12500~3600 cm-1光谱范围内采集116批糖果的近红外漫反射光谱,并用减压干燥失重法测定其水分含量。通过比较不同参数对建模的影响,发现用多元散射校正法进行预处理,在11682.2~9826.1、8939.0~6267.9、5378.8~4487.8 cm-1光谱范围内,主成分数为15时,应用PLS方法建立的糖果水分的定量分析模型效果最佳。所建立模型的相关系数为0.9716,校正均方根误差和验证均方根误差分别为0.97%和1.03%。该方法结果准确可靠、操作简便,可用于糖果中水分含量的快速检测。     

融合近红外光谱和颜色参数的草莓可溶性固形物含量定量分析模型构建

草莓可溶性固形物(soluble solids content,SSC)含量是评价草莓内部品质的关键指标。为了实现对该指标的快速、无损评估,基于近红外光谱技术,构建了线性偏最小二乘(partial least squares,PLS)和非线性最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)模型,联合蒙特卡罗无信息变量消除和连续投影算法(Monte-Carlo uninformative variable elimination,successive projections algorithm,MC-UVE-SPA)从原始光谱4 254个变量中提取了27个有效变量,并构建了基于有效变量的定量分析模型。同时,考虑到草莓表面颜色的影响,基于草莓RGB图像各分量获取了颜色特征参数,进一步融合光谱和颜色特征构建了多参数融合PLS和LS-SVM模型。基于相同的校正集和预测集,比较了所有模型对草莓内部SSC的预测性能。结果表明,MC-UVESPA是一种有效的草莓光谱变量选择算法,且多参数融合非线性LS-SVM模型是草莓内部SSC定量预测的最...     

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。     

近红外光纤光谱法快速检测葡萄酒中酒精度

目的 构建近红外光纤传感检测系统,结合近红外光谱分析技术和化学计量学,对葡萄酒中酒精度进行快速检测.方法 以葡萄酒为研究对象,构建近红外光纤传感检测系统,分别使用偏最小二乘法和主成分回归对葡萄酒中酒精度进行近红外光谱分析,进行模型参数的比较.采用国标GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中气相色谱法...     

近红外光谱法检测婴幼儿营养米粉蛋白质含量

以160个婴幼儿营养米粉为样品,应用近红外光谱技术和偏最小二乘法建立了婴幼儿营养米粉中蛋白质含量的近红外模型。比较了2、3、4、5、6、7、8 mm不同装样厚度(即光程)下样品近红外光谱的稳定性,通过样品光谱在不同波数下的标准差选定了5 mm为最佳的装样厚度;比较了变量标准化、导数、多元散射校正和9点平滑预处理方法对模型建立的影响,根据模型的相关系数和均方根误差确定了最佳的预处理方法,为变量标准化、一阶导数和9点平滑,预处理后的光谱数据结合国标方法测定的蛋白质含量建立了婴幼儿营养米粉中蛋白质含量的近红外定量分析模型,定标集和验证集相关系数分别为0.9856、0.9841,均方根误差分别为0.2431%、0.2456%,对已建立的近红外光谱定量分析模型进行了外部样品验证,预测准确度达到96%,验证结果证明了近红外检测技术与国标方法一致性较好,速度快且不需要样品前处理,在婴幼儿营养米粉蛋白质含量分析中具有广泛的应用价值。     

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检测白酒基酒中乙醇含量的研究

为了快速测定白酒基酒中的乙醇含量,采用近红外光谱（NIRS）技术结合偏最小二乘法（PLS）处理白酒基酒近红外图谱,建 立白酒基酒中乙醇的定量分析模型。 结果表明：最佳预处理方法为减去一条直线法,最优波段谱为7 502～5 450 cm-1,主成分数为7。 校正集样品的化学值与预测值的决定系数（R2）为0.923 3,交互验证均方根误差（RMSECV）为0.89;对模型进行检验,得到验证集的 决定系数（R2）为0.954 8,预测均方根误差（RMSEP）为1.21。 结果显示近红外检测方法快速有效,所建模型具有很好的预测效果,模型 的精密度和稳定性良好。     

Measurement of Soluble Solid Contents and pH of White Vinegars Using VIS/NIR Spectroscopy and Least Squares Support Vector Machine

Visible and near-infrared (VIS/NIR) spectroscopy combined with least squares support vector machine (LS-SVM) was employed to determine soluble solid contents (SSC) and pH of white vinegars. Three hundred twenty vinegar samples were distributed into a calibration set (240 samples) and a validation set (80 samples). Partial least squares (PLS) analysis was implemented for the regression model and extraction of latent variables (LVs). The selected LVs were used as LS-SVM input variables. Finally, LS-SVM models with radial basis function kernel were achieved with the comparison of PLS models. The results indicated that LS-SVM outperformed PLS models. The correlation coefficient (r), root mean square error of prediction, bias, and residual prediction deviation for the validation set were 0.988, 0.207°Brix, 0.183, and 6.4 for SSC whereas these were 0.988, 0.041, ?0.002, and 6.5 for pH, respectively. The overall results indicated that VIS/NIR spectroscopy and LS-SVM could be used as a rapid alternative method for the prediction of SSC and pH of white vinegars, and the results could be helpful for the fermentation process and quality control monitoring of white vinegar production.     

食醋总酸近红外快速检测方法的研究

利用傅立叶变换近红外光谱技术结合偏最小二乘法（PLS）对食醋的总酸进行快速检测分析。随机采集106个不同酸度食醋的实验数据、扫描近红外光谱图,选择最优的光谱预处理方法优化、建立模型。利用模型对15个未参与建模的食醋样品总酸的含量进行预测,外部验证模型的准确性。结果表明,食醋总酸实测值与对应采集的近红外漫反射光谱相关联建立的快速检测模型,其近红外食醋总酸模型的交叉验证决定系数（R2）为0.972 3,交叉验证均方差（RMSECV）为0.062 1。经外部验证后,该模型食醋总酸预测值和实测值的绝对偏差平均值为0.035,最大相对误差为1.383%,两者间相关性系数为0.995。该方法可以快速、高效、简便地用于食醋总酸的快速检测。