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。     

基于便携式近红外光谱仪的樱桃番茄糖分快速分析模型

为实现对樱桃番茄糖分的现场快速无损检测,应用便携式近红外光谱仪器AMBERⅡ对所采集樱桃番茄的近红外光谱数据进行建模分析。实验样本共172个,利用Kennard-Stone(K-S)算法以3∶1比例划分样本集。光谱预处理选用Savitzky-Golay卷积平滑和标准归一化(standard normal variate, SNV),分别使用无信息变量消除法(uniformative variable elimination, UVE)、连续投影算法(successive projections algorithm, SPA)和无信息变量消除结合连续投影算法(UVE-SPA)3种算法进行特征波长提取,用偏最小二乘(partial least squares, PLS)方法建模,最终使用UVE-SPA算法提取得到12个特征波长点进行PLS建模的结果最佳,建模集和预测集的决定系数R²分别为0.938 5和0.934 7,建模集和预测集的均方根误差分别为0.130 5和0.174 4,相对分析误差(relative percent deviation, RPD)为2.81...     

基于便携式近红外光谱仪的食品接触性塑料鉴别

采用便携式近红外光谱仪对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和聚碳酸酯(PC)6类食品接触性塑料材质进行鉴别研究。用5点平滑、多元散射校正(MSC)、一阶导数和标准正态变量变换(SNV)4种方法对塑料样品光谱进行预处理;主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)分别用于塑料样品光谱空间分布分析和定性判别模型的建立。结果表明:光谱经SNV和MSC预处理后,6类塑料样品在前3个主成分空间得到了较好的分离;PLS-DA结合SNV预处理方法可得到精简的塑料材质定性判别模型,模型校正集和预测集的正确识别率(CRR)均为100%。该方法可为食品接触性塑料材质的快速鉴别提供参考。     

近红外光谱技术快速检测甜叶菊中绿原酸含量

为实现甜叶菊中绿原酸含量的快速检测,该研究利用近红外光谱技术结合偏最小二乘法对甜叶菊绿原酸含量的光谱数据进行了近红外模型分析。结果表明,采用多元散射校正(multiplicative scatter correction, MSC)+Savitzky-Golay卷积平滑预处理算法和无信息变量消除法(uniformative variable elimination, UVE)特征波长选择算法,绿原酸含量近红外模型的性能最好。该模型的交互验证相关系数(correlation coefficient in cross validation,R_CV)和交互验证残差均方根(root mean square error of cross validation, RMSECV)分别为0.945 3和0.263 1;验证集相关系数(correlation coefficient in validation,R_P)和验证集残差均方根(root mean square error of prediction, RMSEP)分别为0.952 1和0.247 2。...     

拉曼光谱结合模拟退火的小麦粉灰分含量检测

针对当前小麦粉中灰分的检测方法测量周期长,且手工操作复杂,容易产生误差的问题,研究提出采用拉曼光谱技术,结合5种光谱预处理方法和模拟退火算法进行波数筛选两方面优化小麦粉中灰分的拉曼光谱模型。实验结果中,卷积平滑SG(17)+标准正态变换(SNV)+模拟退火(SAA)的优化方式效果最优,相关系数(R~2)为0.9875,均方根误差(RMSEC)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.0161和0.15,相对分析误差(RPD)高达8.1679,模型稳健性参数良好。研究结果表明,在模型待测组分浓度与波数相关性以及模型预测准确性方面展现了自身的优越性,该方法简单实用,快速准确,有望将此技术扩展应用于整个食品行业。     

基于近红外光谱的海藻糖浆组分快速定量检测

研究采用近红外光谱(near infrared spectroscopy,NIRS)快速检测单酶法生产海藻糖浆(海藻糖、麦芽糖及葡萄糖)组成的方法。取65个海藻糖浆作为样本,扫描得到近红外光谱图,分为48个样本校正集,17个样本预测集,计算分析结果表明:一阶微分(first derivative,1D)与S-G平滑(savitzky-golay filter)组合处理为最优预处理方法;运用TQ analyst建模软件中主成分回归(principal component regression,PCR)算法和偏最小二乘法(partial least squares,PLS)算法分别对海藻糖浆建模,发现采用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)的海藻糖浆组分模型稳定性和预测能力更好;运用PLS、1D、S-G平滑组合预处理海藻糖浆组分模型,不仅降低光谱的背景噪声,同时还提高模型的稳定性。海藻糖浆各组分模型的交叉验证均方差(RMSEC)、交叉验证决定系数(Rc)、预测均方差(RMSEP)、预测决定系数(RP)依次为:海藻糖模型分别为0.188,0.995,0.089,0.989;麦芽糖模型分别为0.143,0.997,0.131,0.969;葡萄糖模型分别为0.147,0.997,0.094,0.999。NIRS检测快速、无损便捷,可用于检测单酶法生产海藻糖浆的组分。     

近红外光谱结合不同偏最小二乘法快速检测镇江香醋的浑浊度

利用近红外光谱(4000cm-1～10000cm-1)结合化学计量学方法快速检测了镇江香醋中的浑浊度。首先,用近红外光谱仪采集香醋样本的近红外光谱数据以及用离心法测定样本的浑浊度值;然后,采用间隔偏最小二乘法(iPLS)、反向区间偏最小二乘法(biPLS)、联合间隔偏最小二乘算法(siPLS)优选光谱特征区间;最后,采用全光谱(4000cm-1～10000cm-1)偏最小二乘法(PLS)对优选出来的区间建立香醋浑浊度近红外光谱模型。结果表明,采用siPLS将全光谱均匀划分30个子区间,选择4个子区间[4 10 18 27]联合时,建立的模型预测效果最佳,其RMSECV和RMSEP分别为0.173和0.208,校正集和预测集相关系数分别为0.9337和0.9004。因此,利用近红外光谱技术快速检测香醋中的浑浊度是可行的。     

基于近红外光谱技术快速检测椰汁品质

本研究应用近红外光谱技术结合主成分分析法(PCA)对3个不同品种的椰子,3个不同品牌成品椰子饮料及椰子粉进行定性分析。结果表明,对椰子3种不同形式的加工产品(椰子原汁、椰子饮料、椰子粉)进行定性分析的准确判别率均达到100%。采用近红外光谱技术结合偏最小二乘法(PLS)对椰汁饮料中原汁含量进行定量分析。为保证所建模型的稳健性、准确性,消除干扰,采用6种不同的预处理方法对近红外光谱技术进行优化,结果表明经过中心化预处理可得最佳模型,其R_p²、RMSEP、R_c²、RMSEC分别为0.9942、0.0435、0.9932、0.0519。本研究表明近红外光谱技术可为市售椰汁及椰子加工制品品质的快速、无损检测提供一种新思路。     

基于近红外光谱的大豆水分和粗脂肪含量的快速检测

基于近红外光谱技术快速检测大豆中水分和粗脂肪含量。方法 首先采集350-2500 nm光谱范围的大豆近红外光谱,采用光谱-理化值共生距离（SPXY）算法将大豆样本划分为校正集样本与测试集样本,然后对原始光谱分别采用多元散射校正(MSC)、标准正态变量交换(SNV)、归一化（Nor）等9种方法进行预处理,最后使用偏最小二乘回归(PLSR)分析方法建立模型对样本进行定量分析。结果 原始光谱经过多元散射校正后建立的偏最小二乘回归模型对水分的预测精度最高,其校正集和测试集的相关系数分别为0.8964和0.9055 , 均方根误差分别为0.4211和0.5933;原始光谱经过归一化处理后建立的偏最小二乘回归模型对粗脂肪的预测精度最高,其校正集和测试集的相关系数分别为0.9084和0.9295 , 均方根误差分别为0.6897和0.6462。结论 近红外光谱（NIRS）结合预处理及偏最小二乘回归法,可以快速、准确的检测大豆水分和粗脂肪含量。     

基于近红外光谱技术的白酒基酒中乳酸的快速检测

目的:研究现代近红外光谱技术快速检测白酒基酒中的乳酸含量。方法:采用高效液相色谱法测定基酒样品中乳酸的化学值,与近红外透射光谱相结合,建立白酒基酒中乳酸的定量检测模型。结果:最佳预处理方法为一阶导数+多元散射校正(MSC),最优波段谱为6102~5450 cm^-1。对模型进行优化和检验,得到校正集样品的化学值与预测值的决定系数(R²)为0.9771,校正标准偏差(RMSECV)为0.1825;验证集的决定系数(R²)为0.9808,预测标准偏差(RMSEP)为0.1475。结论:近红外光谱法快速有效,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,为白酒生产中乳酸含量的检测提供方法指导。     

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。     

基于近红外光谱的大米蛋白质含量快速检测

针对国标化学检测方法耗时耗力、成本昂贵的问题,分析了近红外光谱（NIRS）结合化学计量学进行大米蛋白质含量检测的可行性。基于变量选择、特征提取和非线性建模的策略,将反向区间偏最小二乘（BiPLS）与主成分分析（PCA）和支持向量机（SVM）相结合,构建了BiPLS-PCA-SVM模型,用于提高蛋白质回归模型的性能。在BiPLS-PCA-SVM模型中,将蒙特卡罗交叉验证与预测残差平方和相结合进行最佳主成分个数的选择,通过遗传模拟退火算法对模型参数进行优化。为了评估BiPLS-PCA-SVM模型的性能,建立了Full-PLS、BiPLS和BiPLS-SVM 3种模型,并系统分析了上述模型的预测精度和鲁棒性。BiPLS-PCA-SVM模型在预测蛋白质含量方面显示的性能高于其他模型,使用最佳主成分和优化后的SVM参数建立的模型具有更高的鲁棒性和准确性。对于BiPLS-PCA-SVM模型,验证集的决定系数、均方根误差和剩余预测偏差分别为0.928 9、0.196 7%和4.024 6。结果表明,NIRS与BIPLS-PCA-SVM模型相结合,可作为替代策略实现大米中蛋白质含量的快速检测。     

大米糊化特性指标的近红外光谱检测模型优化

粘度是大米重要的食味品质指标,但目前主要依赖于化学法测定,费用高昂,耗时费力。本文利用近红外光谱法结合化学计量学,以126份产自江苏省的粳米、糯米和籼米为建模样本,利用马氏距离剔除异常点之后,通过5种光谱预处理方法和最佳谱区范围的筛选,建立大米粘度指标的偏最小二乘模型。对于峰值粘度、热糊粘度和最终粘度的检测,采用一阶导数光谱预处理方法较好,模型rc均在0.9以上;回生值模型采用标准正态变化预处理,rc为0.897 5;对于衰减值和成糊温度模型采用Savitzky-Golay滤波平滑对光谱进行处理,rc分别为0.540 5和0.696 8。波长筛选后以验证集评估建模。结果表明,峰值粘度、热糊粘度、最终粘度、衰减值、回生值、成糊温度rp为0.812 5、0.812 1、0.864 0、0.504 3、0.874 4和0.667 0,构建了适于江苏省产大米粘度的无损检测模型,为大米加工品质的快速检测提供一定的理论支持。     

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。     

在线近红外光谱系统快速检测整块鸡胸肉菌落总数含量

以整块鸡胸肉为研究对象,利用在线近红外光谱系统采集其900~1650 nm波长范围内的光谱信息,探究光谱信息与细菌菌落总数(Total Viable Count,TVC)之间的定量关系。对采集的原始光谱信息进行高斯滤波平滑(Gaussian Filter Smoothing,GFS)等五种预处理后,建立全波段偏最小二乘(Partial Least Squares,PLS)回归模型。采用回归系数法(Regression Coefficient,RC)和连续投影算法(Successive Projections Algorithm,SPA)筛选最优波长,构建优化的PLS模型和多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)模型。结果表明,基于全波段GFS光谱构建的GFS-PLS模型预测鸡胸肉TVC效果最佳(r_P=0.964,RMSE_P=0.806 lg CFU/g)。基于SPA法从GFS光谱中筛选出的25个最优波长(907.0、913.7、923.8、927.2、937.2、947.3、974.0、987.3、997.3、1007.3、1040.4、1080.1、1099.9、1132.9、1155.9、1185.5、1215.0、1241.2、1270.6、1358.2、1380.8、1403.3、1419.3、1578.9和1615.2 nm),建立的SPA-GFS-MLR模型预测性能(r_P=0.944,RMSE_P=1.022 lg CFU/g)最接近GFS-PLS模型。基于在线近红外光谱系统可实现对大批量整块鸡胸肉细菌总数含量的快速无接触检测。     

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。     

近红外光谱技术快速检测腊肉酸价和过氧化值

探讨应用傅里叶近红外光谱技术快速定量检测腊肉酸价和过氧化值的方法。腊肉样品经粉碎、混匀后在AntarisⅡ傅里叶近红外光谱分析仪上扫描,获得其近红外光谱与国标法测定的酸价和过氧化值含量数据进行关联,用傅里叶变换近红外光谱技术结合偏最小二乘法建立近红外光谱与腊肉酸价和过氧化值含量的数学模型并进行预测。结果表明：酸价模型中,校正决定系数和交叉验证决定系数分别是0.99582和0.98687,校正均方差和交叉验证均方差分别是0.1370和0.1900;过氧化值模型中,校正决定系数和交叉验证决定系数分别是0.99999和0.99926,校正均方差和交叉验证均方差分别是0.756×10-4和0.684×10-3。用该模型对验证集样本进行预测并统计分析,表明预测值与测定值无显著差异,傅里叶近红外光谱技术快速定量检测腊肉酸价和过氧化值是可行的。     

近红外光谱法快速检测甜菜糖度的模型优化

目的建立起近红外光谱技术关于甜菜糖度的最佳预测模型。方法研究了Savitzky-Golay平滑处理、Savitzky-Golay导数、均值中心化、差分求导、净分析信号、去趋势校正、标准正态变量变换和多元散射校正等8种预处理方法的多方法联用处理进行光谱数据的预处理,结合光谱波段优选,建立甜菜糖度与近红外光谱的预测模型。结果在进行模型的评价时,以误差均方根(SEP)、校正标准误差(SEC)与交叉检验误差(SECV)作为评价指标。结论发现经过光谱波段优选之后,结合Savitzky-Golay平滑、Savitzky-Golay导数、去趋势校正及均值中心化进行光谱数据的预处理得到的模型效果最佳。     

近红外光谱技术快速检测猪肉新鲜度指标的方法研究

采用傅里叶变换近红外光谱技术建立猪肉新鲜度指标色泽（L^*,a^*,b^*值）、挥发性盐基氮（TVB-N）、酸度（pH值）的快速检测方法。实验中采集了4000～10000cm^-1范围的近红外光谱,选取4800～9350cm^-1为分析区域,描述了谱峰的归属。以常规分析测定值为建模基础数据,采用偏最小二乘（PLS）回归法建立猪肉新鲜度指标定量分析模型,并考察了近红外光谱预处理方法对模型的影响。用校正集和验证集样本分析模型预测的准确性。L^*,a^*,b^*,TVB-N,pH预测模型结果显示:预测集均方根误差（RMSEP）分别为1.84,0.812,0.355,1.31,0.163,校正集均方根误差（RMSEC）分别为1.57,0.678,0.363,1.76,0.113,相关系数分别为0.8183,0.8776,0.9256,0.8231,0.8041。样本的预测值与真实测定值之间没有显著性差异（p>0.05）。采用近红外光谱法能满足猪肉新鲜度指标的同时测定,与传统的化学分析方法相比,该方法具有快速、无损、简单等特点。