近红外光谱分析技术在泡芙水分测定中的研究

水分含量快速测定是保证泡芙制作品质的重要需求。利用IAS Online-S100型在线近红外光谱分析仪,采集了130个建模集样品和30个验证样品的近红外光谱,结合光谱预处理和偏最小二乘法建立泡芙水分定量分析模型。研究结果表明,采用移动窗口平滑（平滑点数为11）+SNV法进行光谱预处理,主因子数为9的条件下,模型的决定系数R2、校正集均方根误差（RMSEC）、交互验证均方根误差（RMSECV）和预测集均方根误差（RMSEP）分别为0.88、0.49%、0.55%、0.57%。模型的预测误差在±1.3以内,精度满足工厂的使用需求。     

近红外漫反射光谱法快速检测高纤维素、木质素物料水分含量

目的：建立一种快速检测高纤维素、木质素物料水分含量的方法。方法：以槟榔这种含高纤维素、木质素的中药材为原料,用近红外光谱仪采集近红外漫反射光谱,运用NIR Cal建模软件对光谱数据进行预处理,优选特征波长,并运用偏最小二乘法（PLS）分析建立槟榔水分含量定量模型。结果：槟榔水分含量定量模型校正集决定系数为0.994 2,校正误差均方根（RMSEC）为0.50;验证集决定系数为0.986 7,预测误差均方根（RMSEP）为0.68。结论：该方法简便、快速、安全、实用、准确,适用于含高纤维素、木质素物料的水分含量的快速测定。     

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。     

近红外光谱技术快速检测紫薯半干面中菌落总数及新鲜度

利用近红外光谱分析技术和化学计量学分析方法,对紫薯半干面菌落总数(TVC)及其新鲜度鉴别进行研究。结合偏最小二乘法对比10种光谱预处理方法,建立紫薯半干面的TVC预测模型,最终选定SNV+2D为最优预处理方法。经优化TVC最优模型的校正集和预测集的决定系数R分别为0.99213和0.97537,交互验证均方根误差及预测集均方根误差分别为0.250和0.445。采用主成分分析结合马氏距离的定性判别分析法,定性鉴别紫薯半干面新鲜程度。当选用标准归一化为光谱预处理方法时,正确识别率达到100%。利用近红外光谱分析技术可以快速、无损地检测紫薯半干面中TVC及新鲜度。     

近红外光谱技术检测石榴汁酸度的研究

目的:研究石榴汁酸度的近红外光谱检测技术。方法:实验以不同产地的石榴汁样品为对象,对其近红外光谱数据进行预处理和通过主成分分析法提取光谱特征后,采用遗传算法(GA)对支持向量机(SVM)的三个参数进行优化,建立了石榴汁酸度近红外光谱检测的模型。结果:所建的模型对验证集预测的决定系数为0.9928,均方根误差(RMSE)为0.01359,模型预测性能良好。结论:近红外光谱技术能用于石榴汁酸度的定量检测。     

三级大豆油酸价的近红外光谱检测

为改进现有的油脂检测方法,以三级大豆油脂酸价检测为研究对象,利用近红外透射光谱技术,结合化学计量学方法,选择4500～6000cm-1为特征波段建立油脂酸价校正模型,首先研究基于小波变换的光谱预处理方法,通过详细比较不同小波分解层数对建模的影响。结果确定db4小波的四层分解去噪效果最佳。结合滤波后重构的光谱信号建立油脂酸价BP神经网络校正模型,利用预测集样本对模型进行验证,决定系数R2和预测均方根误差分别为0.9743和0.1036。证明利用近红外光谱分析技术快速检测油脂酸价是完全可行的。     

青砖茶品质近红外特征光谱筛选及预测模型建立

应用近红外光谱技术对青砖茶品质进行快捷、无损评价。在保证样品完整的条件下获取光谱信息,通过光谱预处理、联合区间偏最小二乘法筛选特征光谱区间后进行主成分分析,再建立品质分数的Jordan-Elman nets人工神经网络预测模型。最佳预处理方法为多元散射校正+二阶导数,特征光谱区间为4 377.6～4 751.7、4 755.6～5 129.7、6 262.7～6 633.9、7 386～7 756.3 cm~(-1),特征光谱区间前3个主成分累计贡献率为99.15%,模型传递函数为tanh,模型对验证集样品的预测均方根误差为0.386,预测集决定系数为0.973;对未知样品品质的预测结果为:预测均方根误差0.393,预测集决定系数0.971。结果表明,在75.00～93.00分青砖茶品质范围内,应用近红外光谱和Jordan-Elman nets人工神经网络方法实现了对青砖茶品质的快速、准确评价。     

近红外光谱结合化学计量学技术快速测定面条中马铃薯全粉的含量

马铃薯干物质的主要成分为淀粉,将其与面粉混合后采用传统工艺制作成的马铃薯面条,使用化学检测方法很难测定马铃薯面条中马铃薯全粉的含量和面粉的含量。本研究旨在建立一种快速检测面条中马铃薯全粉含量的方法,为市场监督部门提供技术支撑。以不同马铃薯全粉含量的面条样品236份为实验材料,采集样品近红外漫反射光谱,结合化学计量学软件建立并优化预测模型。结果表明:近红外光谱图范围为9403.6～5446.2 cm-1时,采用最小-最大归一化预处理光谱,建立的预测模型稳定性强预测精度高,预测模型的外部验证决定系数(R2val)为0.9775、预测均方根误差(RMSEP)为1.28%,斜率为0.95,模型的相对分析误差(relative prediction deviation,RPD)为4.74。采用近红外漫反射光谱技术可以快速预测面条中马铃薯全粉的含量,可以为市场监督部门提供技术支持。     

大米蛋白粉多组分含量近红外光谱快速检测

大米蛋白粉中蛋白质、脂肪和水分的含量是其品质评定的重要指标,应用近红外光谱方法检测大米蛋白粉多组分含量。采集244份大米蛋白粉样品光谱数据,经小波变换处理后建立极限学习机模型(ELM),并采用自适应算法对极限学习机的参数进行优化,提高了模型的精度和稳定性。结果显示,大米蛋白粉中蛋白质、脂肪和水分的预测集决定系数(R2)分别为0.9905、0.9643、0.9574,均方根误差(RMSEP)分别为0.3308、0.3766和0.1922,三种成分模型预测精度较偏最小二乘模型(PLS)平均提高33%。表明所提出的自适应ELM方法用于近红外光谱分析建模有较好的效果,为确定大米蛋白粉中各成分含量提供了一种无损快速检测新方法。     

基于可见-近红外光谱技术对市售紫薯粉的品质评价

目的建立可见-近红外光谱法结合偏最小二乘回归法对市售紫薯粉的品质进行评价。方法以市售紫薯粉为研究对象,对其原始光谱进行S-G 9点卷积平滑(savitzky-golay smoothing,S-G)、标准正态变量变换(standard normal variable transform,SNV)预处理,建立碘蓝值、花青素以及水分含量的偏最小二乘模型。结果花青素模型校正集和预测集的相关系数分别为0.9750和0.9461,均方根误差分别为0.1052 mg/g和0.1918 mg/g;碘蓝值模型校正集和预测集的相关系数分别为0.9687和0.9673,均方根误差分别为7.0256和7.1848;水分含量校正集和预测集的相关系数分别为0.9397和0.9219,均方根误差分别为0.5589%和0.5965%。结论基于可见-近红外光谱技术可以实现对市售紫薯粉的花青素、碘蓝值以及水分含量的快速无损检测,对市售紫薯粉的品质评价提供理论参考。     

基于近红外光谱快速定量检测面粉中曲酸的方法建立

利用近红外光谱技术快速定量检测面粉中非法添加的褐变抑制剂曲酸。选取市场上常见3?种基本类型的面粉（高、中、低筋面粉）,分别制备曲酸质量分数为0.0%、0.5%、1.0%、3.0%、5.0%、10.0%的面粉样品,并采集其在1?000～2?400?nm波段下的光谱数据。对比不同预处理下高筋面粉样品数据所建偏最小二乘（partial least squares,PLS）回归模型效果,选取Savitzky-Golay一阶导数为最优预处理方法。采用区间偏最小二乘（interval partial least squares,iPLS）法选取1?088.8～1?153.5?nm为最佳光谱区间。结果表明,基于最佳光谱区间所建PLS回归模型预测效果优于基于全波段光谱数据所建模型。进一步,基于所选最优区间对中、低筋面粉和混合样品集分别建立PLS回归模型。高、中、低筋面粉及混合样品集基于最优区间的PLS模型的决定系数为0.949～0.972,标准误差为0.581%～0.830%,验证集标准偏差与预测标准偏差的比值为4.171～4.830。结果表明,基于最优区间的近红外光谱方法对不同类型面粉中曲酸质量分数为1.0%～10.0%的样品具有较好的预测结果,结合具有低检测限的化学检测方法,在对大批量样品的检测中可提高检测效率。     

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。     

近红外光谱的苹果内部品质在线检测模型优化

利用近红外光谱技术在线检测水果内部品质的关键是获取精度高稳健性好的定量分析模型。研究开发了短波近红外光谱苹果品质在线检测系统,试验时苹果样本传输速度为5个/s,以漫反射方式采集,有效光谱范围为500~1100 nm。经光谱强度标准化校正后,有比较的采用遗传算法、连续投影算法和蚁群优化算法等提取特征变量,分别建立偏最小二乘模型,同时分析了这三种方法提取光谱特征变量的搜索机制。特征变量提取方法建立的预测模型所用变量显著减少,预测效果均优于全光谱模型,且能提高运算速度,增强模型的稳健性;其中又以蚁群优化算法的模型预测能力最佳,预测集相关系数R为0.9358,预测均方根误差RMSEP为0.2619。研究结果表明,近红外光谱结合特征变量提取方法可以建立高效的苹果可溶性固形物含量在线检测模型,在产业化应用方面具有很大潜力。     

基于拉曼光谱技术的掺鸡肉牛肉馅快速判别方法

利用拉曼光谱技术结合化学计量学方法对掺入鸡肉的掺假牛肉馅进行快速判别。选取89 个样本,采集样 本的拉曼光谱,对原始光谱进行卷积平滑预处理,采用主成分分析法进行聚类分析,并利用支持向量回归建立模 型。结果表明：掺假牛肉馅样本校正模型的决定系数R2 c为0.999 4,均方根误差（root mean sruare error,RMSE）为 0.230 0;交互验证决定系数R2 cv为0.999 3,RMSE为0.298 0;预测模型的决定系数R2 p为0.971 6,RMSE为0.236 0。因 此,利用拉曼光谱技术结合化学计量学方法对掺鸡肉的牛肉馅进行快速判别是可行的。     

近红外光谱技术在南极磷虾粉水分、脂肪和蛋白质含量快速检测中的应用

利用傅里叶近红外光谱分析技术,以磷虾粉样品的实测值与模型预测值为基础,研究了采用最小二乘法建立磷虾粉原始样品与磷虾粉混合样品中水分、脂肪和蛋白含量近红外定标模型的可行性和准确性.结果表明,磷虾粉近红外图谱最佳预处理方式为:标准正态变换预处理+一阶导数+Norris导数滤波;以磷虾粉混合样品构建的近红外模型较磷虾粉原始样...     

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。     

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。     

磨盘柿褐变指标的可见/近红外漫反射无损预测研究

为了建立可见/近红外漫反射光谱与磨盘柿果皮和果肉褐变之间的关系,作者在全光谱区域(570～1 848 nm)对比分析了不同处理方法对磨盘柿果皮颜色b*和果肉浊度定标模型的影响。结果表明,应用MPLS、原始光谱和无散射处理建立果皮颜色b*的定标模型预测性能较好,Rp2为0.968,RMSEP为1.417 7,RPD为7.92。应用PLS、一阶导处理和无散射处理建立磨盘柿果肉浊度的定标模型预测性能较好,Rp2为0.757,RMSEP为0.107 9,RPD为2.22。因此,可见/近红外漫反射技术对磨盘柿果皮颜色b*和果肉浊度的快速无损检测具有可行性。     

On-line prediction of fresh pork quality using visible/near-infrared reflectance spectroscopy

Visible/near-infrared (Vis/NIR) spectroscopy was tested to predict the quality attributes of fresh pork (content of intramuscular fat, protein and water, pH and shear force value) on-line. Vis/NIR spectra (350–1100 nm) were obtained from 211 samples using a prototype. Partial least-squares regression (PLSR) models were developed by external validation with wavelet de-noising and several pre-processing methods. The 6th order Daubechies wavelet with 6 decomposition levels (db6–6) showed high de-noising ability with good information preservation. The first derivative of db6–6 de-noised spectra combined with multiplicative scatter correction yielded the prediction models with the highest coefficient of determination (R²) for all traits in both calibration and validation periods, which were all above 0.757 except for the prediction of shear force value. The results indicate that Vis/NIR spectroscopy is a promising technique to roughly predict the quality attributes of intact fresh pork on-line.