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苹果 | 量子荧光|微型光纤光谱仪-ag贵宾会

基于便携式近红外光谱仪的水果内部品质无损检测研究

基于便携式近红外光谱仪的水果内部品质无损检测研究

我国水果资源十分丰富,是世界水果生产大国,但水果产后处理和加工水平低下,水果检测和分选手段落后,导致国产水果整体品质较差,缺乏国际竞争力。对水果品质检测的传统方法技术含量低,速度慢且人为因素干扰严重,近红外光谱分析技术能够实现对水果的快速无损检测。

本文简要介绍了我国水果产业的发展状况,分析了水果品质检测的主要检测方法,概述了近红外光谱检测技术在水果内部品质检测中的应用。

基于可见/近红外光谱无损检测苹果可溶性固形物的光照优化

基于可见/近红外光谱无损检测苹果可溶性固形物的光照优化

为优化光照在提高可见/近红外光谱无损检测苹果可溶性固形物含量(ssc)精度中的应用,实验比较了四种光照方式对usb2000 微型光谱仪采集苹果随机摆放位置时的透射光谱信号。在剔除光谱异常样本并经光谱预处理后,与常规方法检测的ssc建立偏最小二乘(pls)回归模型。通过比较模型的预测均方根误差(rmsep)与相关系数(rp),结果发现低角度、多光源组合的光照方式最好,模型预测结果为rp=0.804、rmsep=0.635。该光照方式可为今后便携装置、在线检测的光源设计提供参考。

近年来,可见/近红外光谱分析技术已广泛应用于水果内部品质无损检测研究[1-2],并在逐步走向在线检测[3-4]。国内外学者先后采用近红外光谱技术反射法或漫反射法对水果内在品质进行检测,如:苹果[5-6]、梨[7]、柑橘[8-9] 、番茄[10]等水果的可溶性固形物含量(ssc)、总酸度(ta)、干物质(dm)等指标。但水果的表面颜色及各位置品质指标的不一致性,使生产实践中采用基于单点反射或漫反射光谱采集方式来检测水果的内部品质存在较大误差。自mcglone等[11-12]成功应用近红外光谱透射法检测水果内部品质,以及商业化的便携式光纤光谱仪的发展极大方便了现场检测[13],并使成本降低[14],透射光谱采集模式逐渐成为检测水果内部品质的主要方法。但水果的摆放位置以及检测部位始终受到限制,使得模型的鲁棒性大大降低。fan[15]比较了不同检测位置透射光谱信号的影响,认为赤道部位检测效果最好,但并未将其模型对其他位置采集的光谱进行预测。特别是在实际生产中,生产线上水果检测位置存在随机性,都会影响光谱的检测精度。此外,由于透射光谱信号弱,极容易受到外界光线的干扰,所以选择适合的光照强度和可靠的聚光系统就显得尤为重要。本实验是针对水果摆放位置的随机性,寻找最适光源分布,克服当前实际操作中水果的摆放位置不一致,以便提高模型的鲁棒性能,满足生产需要。

可见/近红外光谱半透射法检测苹果中可溶性固形物含量

可见/近红外光谱半透射法检测苹果中可溶性固形物含量

目的 检验自行搭建的半透射光谱采集平台检测水果中可溶性固形物含量的可行性, 并比较不同光谱采集方式对光谱模型的影响。方法以红富士苹果为检测对象, 光谱采集平台中的usb2000 光谱仪采集半透射光谱数据, antarisⅱ ft-nir 光谱仪采集漫反射光谱数据, 同标准法检测得到的苹果可溶性固形物含量建立偏最小二乘(pls)模型, 并结合不同的预处理方式优化近红外光谱模型。结果比较发现采用半透射的光谱采集方式优于漫反射方式。半透射光谱采用平滑处理后模型预测性能最佳, 对样本预测得到相关系数为0.937,均方根误差为0.517。结论自行搭建的光谱采集平台可行, 为今后检测水果的光谱采集方式提供参考。

近些年来, 可见/近红外光谱分析技术已经广泛应用于水果内部品质无损检测的研究[1,2], 并且逐步由实验室研究向实际生产、在线检测方向发展[3,4], 对苹果[5]、梨[6]、柑橘[7]、番茄[8]、猕猴桃[9]等水果内部品质进行检测。随着光感技术的发展, 光谱仪越来越微型化[10], 极大方便了现场检测以及成本的降低[11],光纤光谱仪的出现, 更是加快了光谱检测技术应用到实际生产的步伐。

苹果可溶性固形物近红外光谱在线检测影响因素研究*

苹果可溶性固形物近红外光谱在线检测影响因素研究*

光谱仪的性能和样品运动速度是影响近红外光谱在线检测精度的重要因素,三款配置了不同光栅的短波光谱仪被用于在线检测苹果的可溶性固形物含量,分别考察不同光谱仪和五种苹果运动速度对苹果可溶性固形物在线检测精度的影响。经比较, 在0.190m/s 速度下, 使用qe65000 光谱仪建立的偏最小二乘模型预测结果最优。最优预测模型的相关系数为0.814, 预测均方根误差为0.776°brix。结果表明选择合适的样品运动速度和光谱仪可提高苹果可溶性固形物在线检测的精度。

苹果可溶性固形物(soluble solids) 包含能溶于水的糖、酸、维生素和矿物质等多种成分, 是评价苹果品质的综合性指标[1]。但传统的破损式可溶性固形物检测方法因制样繁琐、检测时间长、需要专业的操作人员等问题, 难以满足大批量苹果在线检测与分级的需求。近红外光谱技术具有无损检测、分析效率高、速度快、重现性好,适于现场检测和在线分析等特点,已在提高苹果生产技术自动化水平和质量方面发挥了重要作用[2]。

ccd 光谱仪性能对苹果可溶性固形物在线检测的影响研究

ccd 光谱仪性能对苹果可溶性固形物在线检测的影响研究

选择合适的光谱仪是提高农产品品质在线检测精度的重要措施。3 款配置了不同探测器和光栅的微型短波ccd 光谱仪被用于在线检测苹果的可溶性固形物含量。分别考察了信噪比和不同光谱范围对可溶性固形物在线检测精度的影响,经比较, 在550.52~1100.35nm 光谱范围内, qe65000 光谱仪的信噪比最高, 偏最小二乘模型交叉验证结果最优。最优模型的相关系数为0.82, 交叉验证均方根误差为0.75obrix。结果表明: qe65000 光谱仪可提高苹果可溶性固形物在线检测的精度。

ccd (charge coupled device) 具有灵敏度高、光谱响应宽、动态范围大及分辨率高等特点, 被广泛用于光谱分析领域,微型ccd 短波近红外光谱仪, 因其结构紧凑、光路固定、体积小、检测速度快及配置灵活等优点,适用于农产品内部品质检测与分选等领域。

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