水果坚实度的近红外光谱检测分析试验研究
苹果品质安全无损检测技术研究
苹果品质安全无损检测技术研究摘要：基于近红外光谱分析技术，对苹果进行无损检测以确定苹果品质的研究一直是国内外的研究热点。
近红外光谱分析技术现阶段主要应用于苹果、梨、芒果、橘子及哈密瓜等苹果的品质检测。
由于光谱技术研究的不断精进，检测系统向在线式、小型式、便捷式方向发展。
从近年来国内外苹果检测仪的发展走势可知，在相关技术、销售份额等方面国外已经存在较为成熟的研究和应用。
我国虽然起步晚，但起点高，其中相关技术的研究及发展机遇还是相当大的。
关键词：苹果品质；无损检测；技术研究引言近年来，随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，国际的苹果进出口市场竞争的增加，对苹果的质量管理变得尤为重要。
苹果无损检测是指在不损伤待检苹果的前提下，运用一定的检验技术和方法对苹果的内在及外在质量进行检查，并按照相应的要求对其进行评估的过程。
苹果的外观、缺陷、色泽、成分等品质用传统的检验方法均难以实现无损伤、在线检测。
所以，研究快捷、高效、准确的果蔬质量监测技术，对改善果蔬交易价格有着非常关键的现实意义。
1.存在问题与展望虽然近年来国内外研究人员对苹果电气特性的研究取得了一些成果，但仍然存在以下挑战:(1)研究主要侧重于苹果质量对其电气参数和相关性的影响，而对影响机制的研究较少(2)研究限于苹果、梨、甜瓜、猕猴桃、西红柿和葡萄等几种苹果，电性能与质量之间的相关性是否适用于其他苹果类型尚待确定；(3)由于仪器设备的原因，电气特性检测的精度和有效性受到限制，现有设备过大，检测仪器的小型化、自动化和系统化是必然的趋势，检测仪器优化研究是该过程的主要目标；(4)如果不同苹果质量指标的敏感电参数不同，必须准确检测苹果质量，首先要找出其敏感电参数之间的对应关系，建立水果电气特性信息数据库；(5)研究重点是利用电性能测试苹果质量，具有电性能的苹果质量定量评价应是今后研究的主要内容；(6)由于电性能检测没有视觉效果，必须结合其他检测手段全面检测苹果内外质量。
水果内部品质近红外动态在线检测研究进展
水果内部品质近红外动态在线检测研究进展摘要：近红外光谱分析技术具有无前处理、无污染、方便快捷、无破坏性、在线检测、多组分同时检测，适于现场检测和在线分析等特点，已经广泛应用于果蔬内部品质的无损检测中。
主要介绍了水果近红外光谱在线检测原理及组成，最近几年近红外在线检测技术在水果品质检测方面的国内外研究进展，指出了近红外光谱分析技术尚存在的问题，并对今后的近红外光谱分析技术进行了展望。
关键词：近红外光谱；在线检测；水果；内部品质随着人们生活水平的不断提高，人们对水果品质的要求越来越高。
不仅注重外部品质（大小、色泽等），同时也越来越关注其内部品质（口感、甜度等）。
这就使得在线检测分级尤为重要，近几年广阔的市场需求极大地促进了水果内部品质检测的发展。
传统破损式化学检测方法制样繁琐、检测时间长、需要专业人员操作，难以满足大批量水果的在线检测与分级需求。
而近红外光谱技术具有无损、效率高、快速、重现性好，适于现场检测和在线分析等特点，已在提高水果生产技术自动化水平和水果质量方面发挥了重要作用[1-7]。
近几年，随着近红外光谱分析技术和化学计量学的不断发展及研究，近红外光谱分析技术在水果品质检测的应用日渐成熟，已经逐渐从实验阶段走向应用阶段，从静态研究向动态在线检测发展；并且在动态在线检测方面取得了实质性的进展[8-11]。
本文主要介绍了水果近红外光谱在线检测原理及组成，并简述了最近几年近红外检测技术在水果品质检测方面的国内外发展现状，指出了近红外光谱分析技术尚存在的问题，并对今后的近红外光谱分析技术作了展望。
为近红外光谱在线检测技术的推广应用提供参考。
1 近红外在线检测原理及组成1.1 动态在线近红外检测原理及方式在进行水果动态在线检测时，光谱通过漫反射或透射或漫透射方式进行采集，如图1所示，透射和漫透射的优缺点是：①可以测量果实整体；②可以测量厚皮果品；③可以检测果实内部特征；④只限于易透光物料；⑤需要配置高灵敏度、高动态范围检测器。
基于近红外光谱的香蕉品质检测方法研究
试验 材 料 为从 批 发 市 场 购 回的 香蕉 ， 买 后 放 人 购
实验 室 中 ２ ｈ 待 温度达 到室温后 ， 日开始进 行试 ４， 次 验 。共 有 样 品 ４ ２个 ， 为香 蕉 品 质 随 贮 藏 时 间 变 化 因
较 快 ， 天 采 用 ６个 样 品 ， 别 对 香 蕉 的前 部 、 部 、 每 分 中
—
基金项 目：教 育部 留学人 员项 目（ ３ ８２ ８ １ 西北农林科 技大学青 Ｋ ０ ０ ０ ０ 自然科 学基金 项 目
（ ０ ０ Ｍ３ １ ） ２ １Ｊ ０５
４ ０ ｃ ～， ００ ｍ 扫描次数 ６ ， 器分 辨率 ８ ｍ ４仪 ｃ ～。先测
模型Ｌ 。刘燕德等应用近红外光谱 ， ８ ｊ 对梨 的可溶性 固 形物进行 了定量分 析 。傅 霞萍等 利用偏最 ｚ －乘 Ｊ Ｊ－ ￣
法建立了坚实度与漫反射光谱 的无损检测数学模型 ， 有较好的预测结果 ＿ 。然 而利用 近红外光谱测定香 １
蕉 的品质 ， 内外 尚元 相 关 的文 献报 道 。 国
量， 提高水果 的经济 价值和竞 争能力 』 。香 蕉是芭
蕉科（ ｕａｅｅ 芭蕉属 （ ｕａ 植物 ， Ｍ ｓｃａ） Ｍ ｓ） 是重要 的南方水 果， 在我国的水果生产 中 占有重要 的位置 。香蕉清甜 柔软、 口感糯滑 ， 是一种老幼皆宜的水果 ； 且其营养丰 富， 含有多种食疗物质 。吴岚芳等利用化学方法研 Ｊ 究香蕉果实发育过程 中 ， 采后糖 、 淀粉 及转化 酶的变 化情况 。香蕉品质随贮存 时间变化而变化较 快 ， ］ 且
了香 蕉 糖 度 、 实 度 和粘 度 的 预 测模 型 。根 据定 标 集 样 品 常规 方 法 测 定 结 果 和 所 扫 描 得 到 的香 蕉 未 剥 皮 和 剥 皮 坚 的光 谱 信 号 间 的拟 合 关 系 ， 用偏 最 小 二 乘 法建 立 香 蕉 糖 度 、 实度 和粘 度 的定 标 模 型 ， 用 未 参 与 定 标 的一 组 采 坚 并 样 品作 为 预测 集 对 模 型 进行 检 验 。未 剥皮 香 蕉 的 糖度 、 实度 和粘 度 的 预测 决 定 系 数 分 别 为 ０ ９ ０ ９ ０ ９ 坚 ． ４， ． ５， ． ３， 剥 皮 香 蕉 的糖 度 、 坚实 度 和 粘 度 的预 测 决 定 系数 分 别 为 ０ ９ ０ ９ ０ ９ 预 测 精 度 较 高 。结 果 表 明 ， 蕉 皮 对 ． ２， ． ７， ． ５， 香 其 的影 响 不 大 ， 红外 光 谱 技 术 可应 用 于 未 剥皮 香 蕉 品 质 检 测 ， 现 了 香 蕉 品质 的快 速 、 损 检 测 ， 香 蕉 品 质 近 实 无 为 的无 损 检 测提 供 了理 论 依据 。 关键词 ：香 蕉 ；近红外光谱 ；糖度 ；坚实度 ；粘 度
基于近红外透射光谱技术的苹果内部品质在线检测的研究的开题报告
基于近红外透射光谱技术的苹果内部品质在线检测的研究的开题报告一、选题背景及意义随着我国果品行业的发展，消费者对于果品的安全、质量、口感等方面的需求越来越高。
苹果作为我国重要的果品之一，其内部品质对于产业的发展及消费者的认可具有至关重要的影响。
传统的果品检测方法往往需要对苹果进行打捞、切割等过程，不仅费时费力，而且易导致样品变质，影响检测结果的准确性。
因此，开发一种基于近红外透射光谱技术的苹果内部品质在线检测方法显得十分必要和重要。
二、研究内容和方法本研究将基于近红外透射光谱技术，研究苹果内部品质在线检测的方法。
具体包括以下内容：1. 建立苹果内部品质的评价指标体系，并依据不同品质指标建立相应的定量模型；2. 设计苹果样品的采集与预处理方案，选择近红外透射光谱仪等实验设备，并进行实验验证；3. 总结实验数据，使用统计学方法对模型的精度、稳定性等性能进行评估，不断优化模型参数，提高检测精度和可靠性。
三、预期成果和应用价值本研究将开发出一套基于近红外透射光谱技术的苹果内部品质在线检测方法，实现对苹果品质的快速、准确和无损检测。
该方法具有以下预期成果和应用价值：1. 可以大幅节省时间和成本，提高苹果样品的利用率；2. 可以避免对样品进行破坏性处理，保持苹果的原始风味和营养成分；3. 可以加强苹果供应链的监控管理，保障产品的安全和质量。
四、研究的可行性分析近年来，基于光谱技术的果品品质检测受到了广泛的关注和研究。
近红外透射光谱技术是一种简单、无损、快速而且准确的光谱技术，已被广泛应用于果品质量检测领域。
因此，本研究具有很高的可行性和应用前景。
五、研究的难点和解决措施本研究的难点主要包括建立准确的苹果内部品质评价指标体系，选择适合的预处理方法和建立高效的光谱定量模型等方面。
为了解决这些问题，本研究将采用多种实验方法相结合的综合研究手段，运用化学分析、光谱学、数学统计学等相关学科的知识和技术，不断优化研究方案，提高研究效率和成果质量。
水果品质近红外检测技术研究进展
ａｉｎｔｃ ｎ ｌｇｅ） ｔ ｅｈ ｏｏ ｉ 是一 门新兴 的综合 性 应 用学 科 ， ｏ ｓ 它 是 在不 损坏 被检 测 对 象 的 前 提 下 ， 用 各 种 物理 运
学 方 法 ， 热 、 、 、 、 等 手 段 来探 测 物 料 性 质 如 声 光 电 磁
和 数 量 的变化 ． 方法 既保 证 了样 品的完 整性 ， 测 该 检 速 度较 传 统 的化学 方 法 迅 速 ， 而且 能 有 效 地 判 断 出 从 外 观 无 法得 出 的样 品 内部 品质 信 息一 根 据 检 测 ． 原理 不 同 ， 无损 检 测大致 可 分 为光 学特性 分 析法 、 声
（Ｈ、 ＮＨ） 吸 收 ＮＩ 中 与 分 子 固 有 振 荡 频 率 ） 能 Ｒ
红外 反射 光谱 无 损 测量 Ｈｅ ｅｆ ｇ ｒ Ｓ ｍ ｄ ｌｎ ｅ 和 ａ ２种 甜 ｉ 樱 桃 的硬 度 和糖 度 ， 集 在 ８ ０ １７ ０ｎ 的 ＮＩ 采 ０ ～ ０ ｍ Ｒ 光谱数 据 ， 用偏 最 小 二 乘 法 （ Ｌ ） 立 甜 樱 桃 硬 度 Ｐ Ｓ建
水 果 品质 的近 红外检 测 就是 指在 不破 坏水 果外 形 的前 提 下 ， 行 水 果 的着 色 度 、 度 、 度 、 分 、 进 糖 酸 水 坚实 度 、 可溶 性 同形 物等 参数 的测 量． ２ 从 Ｏ世 纪 ６ ０ 年代 开 始 ， Ｒ 逐 渐 应 用 到 水 果 品 质 检 测 中． ９ ６ ＮＩ １ ８
测 方 面 ， 要 用 于 测 量 糖 度 和 酸 度 ］ 主 ．
值为分别 为 ０８ ． ０和 ０ ６ ， Ｅ ． ５ Ｓ Ｐ分 别 为 ０ ５ Ｎ 和 ．５ ０ ４ Ｎ， 型 对 甜 樱 桃 糖 度 预 测 的 Ｓ Ｐ值 分 别 为 ．４ 模 Ｅ
517 近红外光谱技术在南疆红枣品质检测的应用与研究(无图)
摘 要红枣是南疆的特产水果，也是我国主要出口水果之一。
目前，南疆红枣的分级仅停留在大小、 形状、 外观等外部的品质， 红枣的内部品质还未涉及， 因此大大影响南疆红枣在国际市场的竞争力。
其实，红枣内在品质比其外部品质更重要，内部品质包括水分、糖度、酸度等。
红枣内在品质如水 分用传统的烘干法检测费时费力，糖度的化学检测方法也存在需对红枣进行破坏、测量周期长、耗 费大量人力等缺点。
因此研究一种快速、简单、无损的红枣内部品质检测技术很有必要，近红外光 谱技术对红枣水分、糖度的检测简单、快速、无损。
本课题选择农一师十团红枣为试验样本，建立红枣水分和糖度模型，探索近红外光谱技术在南 疆红枣品质检测的应用与研究。
挑选 200 个红枣作为建立其水分和糖度的校正模型组，另外选取 20 个红枣作为模型验证组。
实验选用精密电子天平称其红枣重量，电热鼓风干燥箱为红枣干燥，阿贝折射仪检测红枣糖度。
红 枣的光谱采集及模型的建立选用聚光科技便携式光栅扫描光谱仪。
本课题实验目的：1）建立用近红外光谱预测南疆红枣水分和糖度的校正模型。
2）通过验证组对近红外光谱校正模型预测南疆红枣含水量和糖分的验证。
3）检查方法的适用性，对南疆红枣含水量和糖分的测定。
关键词：近红外光谱；红枣；水分；品质检测；糖度AbstractRed jujube is a specialty of southern xinjiang fruit, is also one of the main export fruit. At present, the xinjiang red jujube grading only stay on external traits, such as size, shape, appearance, red jujube in the internal quality is not involved, thus greatly affect the southern xinjiang red jujube in the international market competitiveness. Actually, red jujube inner quality is more important than its external quality, internal quality including water, sugar, etc. Red jujube inner qualities such as moisture content with the traditional drying method to detect timeconsuming, laborious sugar chemical detection method is required to destroy red jujube, long measurement cycle and cost a lot of human faults. Therefore a rapid, simple, nondestructive jujube research internal quality testing technology is very necessary, near infrared spectroscopy to detect red jujube water, sugar, simple, rapid and nondestructive.This topic choice NongYiShi ten jujube as test sample, red jujube water and sugar model, explore the near infrared hyperspectral technology in southern xinjiang red jujube quality detection system of the application and research.200 red jujube were selected as the correction model group in the establishment of a water and sugar, in addition to select 20 red jujube as model validation group. Experiment choose precision electronic balance according to the red jujube weight, electric drum wind drying oven to dry jujube, jujube sugar abbe refractometer detection. Red spectral acquisition and model selection of condensing portable raster scan spectrograph of science and technology.This topic experimental objective:1) establish predicted using near infrared spectroscopy calibration models of the xinjiang red jujube water and sugar.2) through the validation group for nir calibration models predict validation of southern xinjiang red jujube water and sugar.3) check the applicability of the method, and the determination of sugars in nanjiang red jujube water content.Key words: near infrared spectrum; Red jujube;water; Quality inspection; sugar目 录1 前言 (1)1.1 红枣在南疆地区产业发展现状及发展优势分析 (1)1.2 南疆地区红枣产业发展存在的问题 (1)1.3 研究目的和意义 (1)1.4 国内研究现状及分析应用 (2)1.5 国外研究现状及分析 (3)2 近红外光谱分析技术在果品品质检测中的应用 (3)2.1 近红外光谱分析技术概述 (3)2.2 近红外光谱分析技术在果品品质检测中的应用 (4)2.2.1 糖度、酸度、硬度分析 (4)2.2.2 维生素 C 含量分析 (5)2.2.3 病变分析 (5)2.3 近红外光谱分析技术在果品品质检测中的存在问题 (5)3 实验仪器和实验方法 (5)3.1 实验材料与仪器 (5)3.2 实验步骤 (5)3.2.1 对红枣进行选取 (6)3.2.2 红枣光谱采集 (6)3.2.3 用电子天平称取红枣重量 (7)3.2.4 红枣烘干 (7)3.2.5 用化学方法测糖度 (8)3.2.6 建立校正模型 (9)3.2.7 选取最佳波长 (16)3.2.8 模型的验证 (18)4 实验结果与分析 (21)5 结论 (21)总 结 (22)致 谢 (23)参考文献 (24)附录 (26)1 前言1.1 红枣在南疆地区产业发展现状及发展优势分析近些年，红枣产业发展较快，20世纪 80 年代，自治区规划南疆的疏附、洛浦、泽普三县为红 枣基地，90 年代末，巴州若羌县从河南新郑调入 50万株枣苗，进行推广栽培，期间成效显著，到 2006 年为止，已陆续引进骏枣、灰枣、冬枣、赞皇大枣和金丝小枣等 20 多个品种，1300 万多株， 栽培面积 8000hm 2，在若羌县的带动下，温宿、沙雅、巴楚、民丰和洛浦等县及生产建设兵团也开 始大力发展红枣栽培，目前南疆红枣栽培面积已达 30 万hm 2，是世界最大的红枣生产基地。
近红外光谱技术在农产品品质检测中的应用探究
近红外光谱技术在农产品品质检测中的应用探究近红外光谱技术基于农产品所特有的光谱特征，通过光谱信号与样本的关联分析，可以快速、准确地评估农产品的质量指标，如水分含量、脂肪含量、糖含量、蛋白质含量等。
近红外光谱技术在农产品的水分检测中具有显著的优势。
水分是农产品中重要的品质指标之一，对农产品的保鲜和贮存具有重要意义。
传统的水分检测方法通常需要耗费大量时间和人力，而近红外光谱技术能够通过扫描样本的近红外光谱，快速获取水分含量的信息。
研究表明，近红外光谱技术在谷物、果蔬、中药材等农产品水分检测中具有高度准确性和可行性。
近红外光谱技术在农产品品质指标检测中的应用较为广泛。
农产品的品质指标往往与其光谱特征密切相关，因此可以通过分析近红外光谱来评估农产品的品质。
在农产品的糖度检测中，近红外光谱技术可以通过检测样本的葡萄糖、果糖等特定成分的光谱特征，快速、准确地评估糖度指标。
类似地，近红外光谱技术还可以用于农产品的蛋白质、脂肪等指标检测。
这些品质指标的检测对于农产品的品质评价和加工质量控制具有重要意义。
近红外光谱技术还可以用于农产品质量检测中的快速筛选。
传统的质量检测方法需要取样、样品制备、实验操作等耗时耗力，而近红外光谱技术通过对样本的非接触式扫描，不需破坏样品，可以实现对大批量样品的快速检测和分析。
这对于生产环节中的快速筛选和质量控制具有重要意义。
虽然近红外光谱技术在农产品品质检测中具有许多优势，但也存在一些挑战与限制。
近红外光谱技术的仪器设备需要高度精确的校正和校准，以确保准确的检测结果。
样品的制备和光谱数据的处理也对结果的准确性有重要影响，需要专业的操作和算法支持。
农产品的品质评估是一个综合指标，其受多种因素的影响，因此需要充分考虑样品的异质性、环境因素等。
近红外光谱技术在农产品品质检测中具备广泛应用前景。
通过对农产品的光谱特征进行分析，可以快速、准确地评估农产品的质量指标。
未来，随着近红外光谱技术的不断改进和推广，相信其在农产品品质检测中的应用将会越来越广泛。
典型经济水果近红外漫反射无损检测及其光谱数据分析
摘要：采用近红外漫反射检测方法，设计了水果含糖量的近红外检测系统，以典型经济水果鲜枣和香蕉
为样本，研究了水果整体样本光谱图与切片样本光谱图，分析了光谱图的差异性。结果表明，近红外漫
反射检测方法可以有效实现水果样本的无损检测，反映水果样本的内部含糖量情况信息。
关键词：近红外漫反射；无损检测；光谱差异；水果含糖量
University，Jingzhou 434023，Hubei，China；4. China Quality Certification Center Guangzhou Branch，Guangzhou 510620，China）
Abstract：Based on the near-infrared spectrum analysis technology，this paper used the near-infrared diffuse reflection detection method to design an experimental system for the near-infrared detection of fruit sugar content. Taking typical economic fruit fresh ju⁃ jube and banana as samples，the spectrogram of the whole samples and the spectrogram of the slice samples of the two fruits were stud⁃ ied，and the differences of the spectrogram were analyzed. The results showed that the near-infrared method could effectively realize the nondestructive testing of the fruit samples，and reflect the internal sugar content information of the fruit samples. Key words：near-infrared diffuse reflection；nondestructive detection experiment；spectral analysis；fruit internal sugar content
近红外光谱技术在农产品质量检测中的应用研究
近红外光谱技术在农产品质量检测中的应用研究引言农产品的质量安全一直是人们关注的重要问题。
近年来，近红外光谱技术作为一种快速、无损的检测方法，被广泛应用于农产品质量检测领域。
本文将以近红外光谱技术在农产品质量检测中的应用为研究对象，结合具体案例，探讨其优势和局限性，并展望其未来发展趋势。
一、近红外光谱技术概述近红外光谱技术是利用近红外光的特性进行检测和分析的一种非破坏性测试方法。
近红外光谱仪通过对农产品样本进行扫描，根据样本与光的相互作用，获取反射、透射或辐射光谱信息，进而对农产品的成分、质地、水分、气味等进行定量或定性分析。
二、近红外光谱技术在农产品质量检测中的应用1. 成分分析近红外光谱技术可以通过分析样本在不同波长下的光吸收情况，实现对农产品的成分分析。
例如，在酿酒业中，可以通过近红外光谱技术对葡萄酒中的酒精含量、糖分含量、酸度等进行快速准确的检测，提高产品质量。
2. 质地检测农产品的质地是影响其品质和口感的重要因素。
近红外光谱技术结合成像技术，能够对水果、蔬菜等农产品的质地进行定性和定量分析。
例如，可以通过对苹果的皮肉比例、硬度等参数的测定，实现苹果的分级和筛选，提高市场竞争力。
3. 水分检测近红外光谱技术可以通过样本中水分的光谱信息，准确测定农产品的水分含量。
传统的水分测定方法需要样本的破坏，而近红外光谱技术则可以实现非破坏性测量。
对于谷物、蔬菜、肉类等农产品，应用近红外光谱技术进行水分检测，可以提高检测速度和准确性。
4. 残留物检测农产品中农药和兽药残留物的安全性问题一直备受关注。
近红外光谱技术可以通过建立残留物与光谱特征之间的关联模型，快速检测农产品中的残留物。
与传统的化学分析方法相比，近红外光谱技术具有快速、准确、无需昂贵试剂等优势。
三、近红外光谱技术的优势和局限性1. 优势（1）无损性：近红外光谱技术可以对农产品进行直接检测，无需破坏样品，保持农产品的完整性。
（2）快速性：近红外光谱技术相比传统的化学分析方法，测量时间更短，可以实现高通量的检测。
基于近红外光谱的梨的可溶性固形物含量的无损检测
基于近红外光谱的梨的可溶性固形物含量的无损检测随着人民生活水平的不断提高和生活方式的转变,水果消费量在整个食物消费中的比重稳步提高,国民需求不断增长。
我国是众所周知的水果生产大国,然而我国距离水果贸易强国还有一定距离,我国产出的果品综合外观和内部品质总体性质达到高质量的比率不到所有产出水果的三成,难以达到进口国标准,出口量在水果总生产量中占比较低,因此,我国亟须提高生产技术和检测手段。
为解决我国水果业中出现的此类问题,本次研究针对薄皮水果的可溶性固形物含量作了快速无损检测的研究,基于薄皮水果的近红外光谱,提出了无信息变量消除法(UVE)和极限学习机(ELM)结合的检测其固形物含量的新的组合算法。
本文以国产梨为研究对象,以可溶性固形物含量为检测指标,采用实验室自行研制的近红外光在线检测装置采集研究对象样品的近红外漫反射光谱,经过平滑去噪预处理,交叉对比分析主成分分析(PCA)、连续投影算法(SPA)和无信息变量消除法与偏最小二乘法(PLS)和极限学习机算法建立的检测模型,证实基于近红外光谱和机器学习的梨的可溶性固形物含量快速无损检测的可行性。
本文的主要研究问题和内容如下:(1)设计搭建了检测薄皮水果的近红外漫反射光谱的实验系统,主要是光谱仪、光源和反射探头的选择和仪器的组装。
实验在室温下进行,沿梨的赤道圈随机选择15个均分点为数据采集点,完成薄皮水果漫反射光谱的实时测量。
(2)设计了一种全新的对国产梨的可溶性固形物含量检测的有效算法模型,该模型(以下简称UVE-ELM)对平滑降噪后的光谱数据表现更为优异,此外,还分析了具有全光谱、分别经过PCA、UVE和SPA选出特征光谱数据的传统偏最小二乘回归模型和极限学习机模型,用以对比验证UVE-ELM的稳健性。
对比模型的相关系数、验证均方根误差和预测均方根误差结果表明,UVE-ELM模型具有更出色的预测结果和稳定性,该模型的校正集相关系数和预测集相关系数分别为0.7881和0.8916,预测均方根误差为0.6043。
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水 果 坚 实度 的 近红 外 光谱 检 测 分 析试 验 研 究
傅 霞萍 ，应义斌 ，刘 燕德 ，陆辉 山
浙江大学生物系统工程与食品科学学 院 ， 浙江 杭州 ３ ０ ２ １０９
摘
要
应 用傅里 叶漫反射近红外光谱技术探讨 了水 果坚实度 无损检测 的方法 。利用偏最 小二乘法 建立 了
坚实 度与漫反射光谱 的无损检测数学模 型 ， 同时对不 同光谱 预处理 方法 和不同建模 波段 范围对模 型的预测
中 图分 类 号 ： ３ ； ２ ６ ￥ ７ ＴＰ １
引 言
水果坚 实度 （ ｉ ｅｓ是指 果 肉抗 压力 的强弱 ，可 以作 Ｆｒ ｓ） ｍｎ 为判断水果成熟 状态和品质 的一个重要指 标。目前坚实度 检 测 的常 用方 法是 Ｍ－ 戳穿试 验 方法 （ ｇ ｅｓ ｙｏ ｕ ｃ Ｔ Ｍａ ｎｓ— ｌｒｐ ｎ— Ｔａ ｔｒ ｅｔ 。 ｕｅｔｓ） 该方法 是用一定直径 的钢 制压头 ，按 一定 的压 缩 速 度对水果进 行 压缩 试 验 ，同时 测 量压 缩 力 ，属 于有 损 检 测， 且大量样本 逐个 检测很不现实ｌ ｊ Ｌ 。 １ 为 了提供高质量 的水果 ，水果 的种植 、贮藏 和销售都 需
ｎ ｍ）（ 由于采集 的光谱一 端 的噪声较大 ，所 以在分析 时 只用
便 的检测方法 ，在 同时检 测水果 品质 的多个 指标 （ 度 、酸 糖
度 、坚实度等） 中起到 了广泛 应 用 ，如 目前 国外 已有 一 些学 者在水果坚实度 检测方 面利 用 ＮＩ 技术做 过相 关 的一些研 Ｒ
水果 的近红外漫反射光谱是用美 国尼高力 （ ｉ ｌ ） Ｎ ｃ ｅ 仪器 ｏｔ 公 司的高性 能高精确度 Ｎ Ｘ Ｅ ＵＳ智能 型 Ｆ Ｒ光 谱仪及 其所 ＴＩ 带 的智能 光纤 接收输出漫反射附件测量 的 ， 仪器使 用的光源 是一个 宽波段 的 ５ 石英 卤素灯。光 谱测 量的基本参 数设 ｏｗ 置如下 ： 测量波 长 范 围为 １ ０ ３８ ０ｃｎ （ ０ ２６ ０ ２５０ ０ ｒ ８ ０ ３
究［８， ４］ 研究 的水果 品种 主要 有 苹 果 、樱桃 、芒 果 、猕 猴桃 ＿
等 ，但 国内还未见这方 面的相 关报 道。
本试 验主要研究应用傅里 叶变换漫反射技术快速 获取水 果 的近 红外光谱信 息 ，寻找 光谱 吸光 度与 Ｔ坚实 度之 问 的相关关系 ， 并对不 同光谱预处理方法和不 同波段范 围建模
２ ２ 光 谱 平 滑 处 理对 预 测 结 果 的 影 响 ．
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第２ 卷， ６ ６ 第 期
２０ ０６ 年 ６月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖ １２ ， ｏ ６ｐ１３—０１ ｏ ６Ｎ ． ，ｐ０ ８１４ ．
Ｊ ｎ ，２ ０ ｕｅ ０６
Ｓ ｅｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃｒ ｌ ａｙ ｉ ｐ ｃｒｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ Ａｎ ｌｓｓ
性能进行 了对 比分析 。 结果 表明 ： 利用傅里 叶变 换光谱 仪采集 的原始 光谱 的平滑 预处理对 结果并 没有太 大 影响； 原始光谱在 ８０ ０ ｍ 范 围的模型得 到 了最好 的预测 结果 ：校 正集样本 的相关 系数 ｒ ０ ８ ９ ０ ￣２５０ｎ 为 ．６ ， 校正均方根误差 Ｒ Ｅ 为 ３ ８ ＭＳ Ｃ ． ８ Ｎ；预 测 集 样 本 的相 关 系数 ｒ为 ０ ８０ ． ４ ，预测 均 方根 误 差 Ｒ Ｅ ＭＳ Ｐ为
１ 材料 和方法
１１ 试验材料 ．
试验用的“ 雪青 ” 梨是从学校果园里分 三次采摘 的 ， 前两
次采摘分别离水果正常采收 Ｅ期 ２ ｔ ｏ天和 １ ，第三次采摘 ｏ天 是在梨 的正常采收期 。实验当天一早 ， 从果 园采得 所需 的样
品数 ， 回实验室之后先 对水果进 行编号 、标记 ， 测量水 带 并
４ ２ ． ６Ｎ。通过本研究得 出： 应用近 红外漫反射光谱检测水果坚实度是可行 的，为今后 快速 无损评 价水果成熟 度提供 了理论依据 。
主题词
近红外 ；光谱 ；漫反射 ； 坚实度 ；水果 ； 梨
文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ００ ９ （０ ６０ —０ ８０ １ ０ —５ ３ ２０ ）６１ ３—４
０ ｌ 范 围的光谱信息 ） 扫描次数为 ６ ， ０ ￣２ ０ｎ ｌ ５ Ｔ ， ４ 仪器
分辨率为 １ ｒ－ ，动镜 速度为 ０ ９ ９４ｃ ・ｓ ６ｃａ ． ４ ｍ 一，光圈 大小
为 ３ ，ＩＧａ 检测器 。在测 量水果 光谱 之前要 先测 量标 准 ２ ｎ Ａｓ 白板在相 同参数设 置下 的光谱作 为实验 时的背景 参 比。图 １
是本次实验 系统原 理图 。
收 稿 日期 ：２０ —３０ ， 订 日期 ：２ ０ —７２ ０ ５０ —８ 修 ０ ５０ —８
基金项 目：国家 自然科 学基金 （０ ７ ７３和 ６４ ８ ０ ） ３ ２０ ６ ０ ６０ ２ 资助项 目 作者简介 ： 霞萍 ， ， ９ ０年生 ， 江大学 生物 系统工程与食品科学学院研究生 傅 女 １８ 浙 ＊通讯联系人
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第６ 期
ｌ 一 ＿
交 互式 光纤
光谱学与光谱分析
１ ３ ０９
应 的吸光度值较小 ，而坚实度较小 的样品相应 的吸光度 值较
光■ ． 纤 ◆ 探 头 蕴 ●
水 果支 架
大， 这一趋势在整个波长 范围都是一致 的 ，也 即是吸光度 与 坚 实度是负相关的 。
果 的外观参数 （ 重量 、 最大直径 及最大高 度） 整 个实验 过程 ，
都是在室温下进行 的（ ２ 约 ｏ℃） 。
１ ２ 近 红 外 光 谱 测 量 ．
要 一种方便可靠 的水果坚实度无损技术 ，以取代 目前 的 Ｍ－ Ｔ
有损检测试验 。近红外光 谱分 析技术是 一种快 速 、无损 、简