近红外反射光谱快速测定四种大豆制品中寡糖含量的研究

试验探讨了近红外反射光谱测定大豆制品中寡糖(蔗糖、棉籽糖及水苏糖)含量的可行性。2012年—2014年,从国内20个代表性大豆制品加工厂收集并筛选了160个大豆制品(包括去皮豆粕、膨化豆粕、发酵豆粕及膨化大豆各40个),同时为使样品集中的寡糖含量均匀分布,采用发酵豆粕和普通豆粕混合的方法,配制人工混合豆粕样品40个,使用偏最小二乘法,采用不同导数或去散射方法对光谱进行预处理并建立近红外定标模型。在光谱预处理中,针对不同寡糖,导数处理、多元散射校正及矢量归一化方法得到良好的预测效果。所建立的近红外定标模型的蔗糖、棉籽糖和水苏糖的定标决定系数(R2_cal)分别为0.99,0.95和0.98,交互验证决定系数(R2_cv)分别为0.98,0.94和0.97,交互验证RPD_cv值分别为7.24,4.13和5.98,表明适用于大豆制品(除发酵豆粕外)中寡糖的日常检测。     

透反射近红外光谱法快速测定大豆油中的脂肪酸

应用透反射技术在1 100~2 500 nm波谱段采集大豆油近红外光谱,采用改进的偏最小二乘法算法,建立了近红外光谱快速测定大豆油中五种主要脂肪酸含量的方法。以气相色谱法测定的158个大豆油样品中棕榈酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、亚油酸(C18∶2)和亚麻酸(C18∶3)含量作为其化学值,建模集样品数为138,检验集样品数为10,盲样验证集样品数为10;通过对定标模型的优化,五种脂肪酸的交互定标决定系数(1-VR)分别为0.883 9,0.583 0,0.900 1,0.977 6,0.959 6,交互定标标准误差(SECV)分别为0.42,0.29,0.83,0.46,0.21;盲样验证集样品五种脂肪酸的近红外预测值与化学值的相对标准误差均小于5.50%。结果表明,近红外预测值与化学值之间存在较好的线性关系,所建立的方法快速、方便、可靠,可用于大豆油的掺伪鉴别。     

鸡粪工厂化堆肥主要营养成分含量近红外光谱分析研究

目前,堆肥化是解决畜禽粪便污染环境和造成社会经济问题、实现其无害化和资源化利用的简便易行的重要途径。鸡粪中含有大量的氮磷钾等营养成分。文章以鸡粪和菊花渣工厂化高温堆肥发酵过程氮、磷和钾主要营养成分为研究对象,探讨利用近红外光谱法进行无损速测分析的可行性。在鸡粪工厂化堆肥不同发酵阶段进行多点取样,利用美国Nicolet公司生产的傅里叶变换型近红外光谱仪采集在10 000～4 000 cm-1范围内原始样品光谱,并结合多种光谱数据处理方法和偏最小二乘回归法建立了总氮、总磷和总钾的近红外模型并进行了验证分析。根据环境类样品近红外模型评价标准,近红外光谱法测定鸡粪堆肥过程主要营养成分含量具有较好的可行性。其中,所建总氮含量模型验证决定系数(R2)大于0.80,验证相对分析误差(RPD)大于2.0; 所建总磷和总钾模型的R2和RPD值分别大于0.90和3.0。     

基于近红外反射光谱的洋葱可溶性固体物检测

研究利用近红外(924～1 720 nm)反射光谱预测了洋葱的可溶性固体物含量。实验选取了三种不同产地和不同采收期的洋葱为样本(268)。在重复采集光谱数据之后,榨取对应光谱采集处洋葱块汁,测定可溶性固体物参考值。研究对比了Savitzky-Golay平滑、散射校正和微分处理等预处理方法,同时基于偏最小二乘回归方法建立了统计模型。结果表明,带S-G平滑的微分处理在平滑窗口为32,跨度为10时效果最佳。一阶微分比二阶微分的预处理效果要好,预测复相关系数R2为0.87,均方根误差RMSEP为2.42 °Brix。对比显示,无平滑处理光谱数据散射校正预处理得到的结果最好,预测复相关系数R2为0.88(RMSEP=2.31 °Brix)。采用交叉验证得到的PLSR模型预测复相关系数R2为0.90,RMSEP为1.84 °Brix,其相对分析误差RPD为3。说明加散射校正处理的近红外反射光谱可用于洋葱的可溶性固体物检测。     

典型煤的近红外反射光谱特征的方向性研究

高光谱遥感是煤矿区探测的有效方法,对于煤炭资源调查、矿区环境监测等具有重要意义,其中煤、矸石、植被、水体等被遥测物各个方向的反射光谱特征是煤矿高光谱遥感的基础,为此有必要针对典型煤的方向反射光谱特征进行研究.从我国不同矿区收集了无烟煤、烟煤、褐煤三大类煤中的4种典型煤样,4种煤样按煤阶由高到低顺序包括无烟煤一号、贫煤、...     

基于近红外反射光谱的番茄糖分快速检测模型研究

番茄是一种营养丰富且深受人们喜爱的果蔬,在全球都得到了广泛的种植,而我国番茄产销量稳居全球首位。番茄不仅在人们的生活中扮演了一个重要的角色,在工业生产中也占据了举足轻重的位置,我国番茄的出口也在不断增加。番茄的糖分、酸度、维生素C及可溶性固形物含量是反映番茄内部品质的重要评价指标,而可溶性固形物含量是这些内部品质的总和,能够较好地表征番茄的内部品质。因此,实现对番茄可溶性固形物含量的快速检测对番茄的工业生产和日常生活有着巨大的帮助。基于化学原理的传统检测方法会对番茄样品产生不可逆的破坏,且耗时耗力,难以应对我国现代工业生产的需要。因此,寻求番茄内部品质的快速无损检测技术成为了亟待解决的问题。近年来,近红外光谱分析在多个领域得到了广泛的应用;基于近红外光谱检测方法对反映番茄甜度的可溶性固形物含量进行了相关性建模和预测研究。实验搭建了近红外光谱检测平台,选择了255个不同成熟度和品种的番茄样本,每个样本采集了光谱数据和可溶性固形物含量值。研究对比了SNV, MSC, NOR和SG等光谱数据预处理方法,并采用K-S算法划分建模校正集和验证集。同时,为提高检测可靠度和建模效率,研究对比了CAR...     

绿色植被可见-近红外反射光谱模拟材料研究进展

成像光谱技术能够同时获取目标的图像特征和光谱特征,很容易识别与背景环境光谱特征区别较大的传统伪装材料.近年来,成像光谱得到了迅速发展,经历了多光谱技术到高光谱技术的跨越,传感器的探测波段数、光谱分辨率、空间分辨率的显著提高.得益于各国IS R无人机技术的应用,高光谱传感器由星载拓展到机载,可以在更近距离对军事伪装目标进...     

傅里叶近红外反射光谱法快速测定大豆脂肪酸含量

目前大豆脂肪酸育种需要进行大量的气相色谱数据分析,因此建立近红外光谱(NIRS)快速测定脂肪酸组分技术具有重要意义。文章以108个中国大豆[Glycine max(L.)Merr.]品种或品系为材料,以傅里叶近红外光谱(FT-NIRS,4 000~12 500 cm-1)与气相色谱(GC)技术相结合,采用偏最小二乘(PLS)回归和交叉验证法,探讨利用FT-NIRS技术预测脂肪酸含量的可行性。依据OPUS 5.0软件针对不同脂肪酸组分筛选出最佳NIRS光谱区域为6 101.9~5 446.5 cm-1。交叉验证结果显示大豆主要脂肪酸组分,如油酸(C18∶1,R2CV=0.94)、亚油酸(C18∶2,R2CV=0.87)、亚麻酸(C18∶3,R2CV=0.85)和总饱和脂肪酸(C16∶0 C18∶0,R2CV=0.88)的预测准确率较高。外部验证结果证明大豆油酸预测模型的决定系数最高(R2val=0.91),其预测均方根误差(RMSEP)为2.47 g.kg-1干重,RMSEP/SD的比值为0.29,可保证大豆油酸辅助育种的准确性;而棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸和总饱和脂肪酸的预测决定系数范围为0.66~0.76,RMSEP范围为0.37~2.74 g.kg-1干重,RMSEP/SD比值范围为0.47~0.53,表明可以进行大豆脂肪酸组分含量的初步筛选。该研究进一步证明利用FT-NIRS技术预测大豆主要脂肪酸组分是稳定可行的。     

近红外反射光谱法测定苜蓿干草主要纤维成分的研究

采集不同生育期、不同品种和不同干燥方式（烘干、阴干、晒干）的苜蓿干草样品60份,研究了利用近红外反射光谱法分析苜蓿干草中纤维素、半纤维素和木质素含量的可行性。实验结果显示,纤维素的交互验证相关系数（R_CV）、外部验证决定系数（r2）以及验证集样品标准差（SD）与预测残差均方根（RMSEP）的比值（RPD）分别为0.97,0.97,4.44,木质素为0.94,0.94,4.08,表明利用NIRS技术可以准确分析苜蓿干草中纤维素和木质素的含量。半纤维素的R_CV,r2,RPD分别为0.29,0.12,1.09,说明该模型不能进行半纤维素的实际预测。利用近红外反射光谱法准确测定纤维素和木质素含量的结果,对苜蓿生产加工中的质量评价,以及苜蓿育种等研究中纤维品质的快速分析都具有重要意义。     

应用近红外光谱技术快速鉴别玉米杂交种纯度的研究

采用近红外光谱分析技术结合定性偏最小二乘法对农大108玉米杂交种的纯度进行了鉴别研究,实验采用农大108杂交种子与母本178种子各100粒进行单粒光谱扫描(建模集与检验集比例为3:1),结果表明:透射孔直径为3 mm 时,所建模型平均鉴别率为99.82%,显著高于透射孔直径为4.5 mm 时所建模型的鉴别率90.96%;采用胚乳面一次光谱、胚面两次平均光谱、胚乳面两次平均光谱和四次平均光谱进行建模,其平均鉴别率筹异不显著,检验集平均鉴别率均达到99%左右,略高于胚面一次光谱;选择透射孔径3.0 mm,4 000～8 000 cm1 光谱范围,种子胚乳面单次光谱所建立的农大108玉米杂交种的种子纯度鉴定模型的建模集和检验集的鉴别率均达到100%.     

漫反射近红外光谱法同时测定液体咖啡中的速溶咖啡、植脂末、糖含量

采用傅里叶变换近红外光谱仪结合积分球附件对20个液体咖啡样品以漫反射方式采集近红外光谱,分别针对速溶咖啡、植脂末、糖建立定量校正模型。结果表明,速溶咖啡、植脂末、糖的模型因子数分别为4,5和4;测定系数(R2)分别为98.97%,99.94%和99.18%;校正均方根误差(root mean square error ofcalibration,RMSEC)分别为1.62,0.42和1.58;交互验证均方根误差(root mean square error of cross vali-dation,RMSECV)分别为2.12,0.72和2.01;F检验结果表明,三个模型的预测值-化学值之间存在极显著的相关关系。研究表明,近红外光谱法可以快速、准确地对液体咖啡中的三种主要成分同时进行定量测定,可为液体咖啡质量控制以及液体配方食品中具有一定组成的混合物的定量测定提供一定的参考。     

近红外漫反射光谱技术快速预测蒸汽压片玉米常规成分含量的研究

应用近红外漫反射光谱分析技术(NIDRS),采用偏最小二乘法,建立了蒸汽压片玉米4个常规成分的近红外定量预测校正模型。研究中选用62个品种玉米的蒸汽压片为样本,光谱扫描范围为950～1650nm,采用中心化+导数+多元散射校正的预处理方法。研究得出粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和粗脂肪(EE)的校正模型交叉验证决定系数(R2VAL)分别为0.9511,0.9032,0.7143,0.9082,交叉验证误差(SECV)分别为1.53,1.89,2.45,0.50。本研究建立的模型可以用来准确、快速地预测蒸汽压片玉米的CP,NDF和EE的含量,为蒸汽压片饲料工业提供了一种快速、经济和绿色的质量检测技术。     

牛肉化学成分的近红外光谱检测方法的研究

通过对整块牛肉和肉馅样品进行扫谱,测定其脂肪、蛋白和水分含量,采用国产 SupNIR-1000 近红外光谱仪,运用人工神经网络(ANN)分别建立肉馅和整块牛肉的脂肪、蛋白和水分的模型.肉馅样品的脂肪模型校正相关系数为0.971、预测相关系数为0.972;蛋白的校正相关系数为0.952、预测相关系数为0.949;水分的校...     

棉籽17种氨基酸含量的NIRS定标模型构建与测定方法研究

选用氨基酸含量差异较大的多年份、多品种、多地点种植的445份棉花种子为材料,分别对其进行近红外光谱扫描。用一阶导数的数学处理(1,4,4,1)、标准正态变换和去趋势(SNV+D)最佳组合的预处理方法,结合改良的偏最小二乘法(MPLS)构建棉籽17种氨基酸成分的近红外定标模型。定标结果表明,天冬氨酸、苏氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸和精氨酸等12种氨基酸含量的定标模型较好,其RPDc为3.735~7.132,外部检验r2为0.910~0.979,近红外光谱分析完全可以替代化学测定;而丝氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和脯氨酸等四种氨基酸的定标模型次之,其RP-Dc为2.205~2.814,外部检验r2为0.800~0.830,近红外分析技术虽不能完全替代化学测定的结果,但仍可用于大量样品的筛选。半胱氨酸定标方程的RPDc较小(RPDc=1.358),因此,棉籽中半胱氨酸含量不能用近红外分析方法进行检测。     

Rapid evaluation of the salt content of canned sardines in brine using near-infrared diffuse reflectance spectroscopy

ABSTRACT

In this study, the evaluation of the salt content of canned sardines in brine using near-infrared (NIR) spectroscopy with a Fourier transform NIR spectrometer in diffuse reflectance mode over a range of 12,500–4000?cm^?1 was investigated. The reference salt content of the samples was measured using an autotitrator. The optimum partial least squares regression model was developed using vector normalization spectra in the ranges of 9403.8–5446.3?cm^?1 and 4605.4–4242.9?cm^?1 with seven factors. The model provided a coefficient of determination for a prediction of 0.82, a root mean square error of prediction of 0.069%, a bias of ?0.019%, and a ratio of prediction deviation of 2.5. NIR spectroscopy has great potential as an alternative method for measuring the salt content of canned sardines in brine, and the calibration model is useful for the off-line quality control of canned sardines in brine processing. In addition, the oxygen–hydrogen bond stretch and deformation and the carbon–hydrogen bond stretch and deformation had obvious effects on the prediction of the salt content of canned sardines in brine.     

Solid-phase extraction coupled with ultraviolent diffuse reflectance spectroscopy to fulfill sensitive and selective determination of phosgene

A simple, rapid, sensitive, and selective method was proposed to detect phosgene by solid-phase extraction coupled with ultraviolent diffuse reflectance spectroscopy. First, phosgene reacts with aniline solution to produce N,N′-diphenylcarbamide, then nylon membrane was selected as solid-phase material to enrich N,N′-diphenylcarbamide and separate it from mixture solution. At last, nylon membrane-concentrated N,N′-diphenylcarbamide was measured directly to collect ultraviolent diffuse reflectance spectrum without any elution. Some parameters such as membrane pore, vacuum degree, and volume of sample were optimized. Under the optimal conditions, the relationship between the mass x of phosgene and absorbance y at 257?nm was described in a linear equation of y?=?0.0141x?+?0.0025 with a squared correlation coefficient of 0.9920, the limit of detection of phosgene was estimated as low as 0.2466?µg. The developed method was evaluated by applying to detect phosgene content in real samples and comparing with aniline in ultraviolet spectrophotometric method, which is adopted by the standard method of China. The relative errors of two methods were between ?7.03% and 3.60%, and the relative standard deviations were from 6.55% to 9.31%, which are comparable to the standard method and verified the feasibility of the current method. These results demonstrated that the proposed method could be applied to the detection of phosgene with good accuracy and precision.     

Influence of plant densities and fertilization on maize grains by near-infrared spectroscopy

Near-infrared spectroscopy is a rapid process analytical technology for measuring a wide range of constituents of biological materials. The objective of the current study was to investigate maize grains grown under different levels of fertilization and plant densities using near-infrared spectroscopy. Maize grains from the same plant density had their protein content increased with doses of nitrogen. In addition, it was observed the decrease in protein content with the increase in plant densities. Except for ash content, models for the assessed parameters indicated that near-infrared spectra has the potential for fast assessment of maize grains.     

东北黑土不同组分有机碳的近红外光谱测定

不同颗粒组分的土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)具有不同的化学组成且对不同农艺措施响应不同,因此了解其信息有助于深入理解SOC对土壤肥力的贡献。本研究旨在评价近红外光谱(near Infraredspectroscopy,NIRS)预测黑土不同颗粒组分SOC(水稳性团聚体结合碳、颗粒态有机碳及不同大小粒级有机碳)的潜力。土壤样品(n=136)采集于东北典型黑土带上,利用偏最小二乘法建立定量模型(n=100),并用独立样本对模型进行检验(n=36)。结果表明:NIRS可以在一定程度上预测水稳性团聚体结合碳含量(R2=0.69-0.82,RPD=1.2-1.8);对矿质结合态SOC(<53μm)(R2=0.97,RPD=5.4)及细粒级SOC(<20μm)(R2=0.93,RPD=3.8)预测结果较好,对颗粒态有机碳(>53μm)和粗粒级SOC(>20μm)预测结果不理想。NIRS在简化黑土不同颗粒组分SOC的测定,特别是矿质结合态(<53μm)SOC,具有很好的应用前景。     

Optical detection of wound infection in vivo by near infrared diffuse reflectance spectroscopy

Detection of bacterial infection is important for deciding optimal treatment and management for wound. In the paper, near infrared diffuse reflectance spectroscopy is proposed for detection wound infection in vivo with optical properties. A porcine model is used as experimental subject in the detection of wound infection. The spectrally resolved data of the wounds are analyzed to extract the optical properties including reduced scattering coefficient and absorption coefficient. Based on optical properties, an ensemble model of chain-like agent genetic optimized Support Vector Machine is applied to discriminate wound infection. The experimental results demonstrate the feasibility and effectiveness of the method for rapid and noninvasive detection of wound infection using optical properties.     

稻米色氨酸含量近红外反射光谱全局和局部飞速定标技术研究

色氨酸是人类一种必需氨基酸,也是稻米中一种重要的限制性氨基酸。从4年份1256份材料中选择出272份有代表性的样品,采用碱水解-分光光度法测定了其色氨酸含量。比较不同定标方法的预测结果发现,运用改良的偏最小二乘法(modified partial least square,MPLS)的全局(Global)定标方法和局部(Lo-cal)飞速定标方法的预测效果较佳,基于精米粉光谱建立的方程的预测标准误差均为0.007%,外部验证决定系数分别为87.1%和87.4%,可用于定量分析;而基于糙米光谱建立的定标方程的预测效果略差,但仍具有良好的预测能力。研究结果表明,近红外光谱技术可作为水稻育种中间材料的快速筛选和食品工业中稻米原料的品质监控手段。