應(yīng)用案例
隨著生活水平的提高，人們對(duì)蓮子的口味和營(yíng)養(yǎng)方面的要求也越來越高。蓮子作為藥材的同時(shí)也是一種滋補(bǔ)品，其直鏈淀粉的含量直接影響著蓮子的品質(zhì)和口感。不同品種蓮子的直鏈淀粉含量差別較大，因此檢測(cè)蓮子的直鏈淀粉含量對(duì)后續(xù)加工有重要意義。傳統(tǒng)的直鏈淀粉檢測(cè)一般是利用碘比色法、碘親和力滴定法以及橫切侵染法，這些方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且容易受實(shí)驗(yàn)條件的影響!
高光譜成像技術(shù)是一種能獲取豐富光譜和圖像信息的無損檢測(cè)技術(shù)，相較于化學(xué)檢測(cè)方法，具有省時(shí)、省力、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)口。本文將采用高光譜成像技術(shù)對(duì)鮮蓮直鏈淀粉進(jìn)行檢測(cè)研究。
一、材料和方法
1.1試驗(yàn)材料
試驗(yàn)樣本來源于福建，選用宣蓮、廣昌蓮、建選36號(hào)、滿天星、太空蓮和湘蓮等品種。在成熟期采摘后，將新鮮蓮蓬置于液氮中保存運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室，在溫度為4℃冰箱中冷藏保存12個(gè)小時(shí)。
1.2 高光譜圖像采集與校正
高光譜成像系統(tǒng)主要包含的部件有高光譜成像儀、光源、載物臺(tái)、黑箱以及高光譜數(shù)據(jù)采集軟件等。整套系統(tǒng)可采用彩譜高光譜相機(jī)fs-13，可采集光譜范圍為400nm~1000nm，光譜分辨率為2.5nm。高光譜成像系統(tǒng)如圖1所示，載物平臺(tái)的移動(dòng)速度設(shè)置為3.5mm/s，曝光時(shí)間為30ms。鏡頭距離移動(dòng)平臺(tái)40cm，且垂直向下。調(diào)節(jié)高光譜儀相機(jī)的焦距對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行黑白校正。
1.3數(shù)據(jù)處理
采用分析軟件對(duì)蓮子的光譜圖像進(jìn)行感興趣區(qū)域(ROI)的平均光譜提取，為了消除噪聲、外部雜光等的影響,對(duì)比一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、SG平滑、多元散射校正(MSC)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量轉(zhuǎn)換等預(yù)處理方法建模效果四,選取最佳的預(yù)處理方法
二、結(jié)果與分析
2.1感興趣區(qū)域平均光譜
本文將單個(gè)樣本感興趣區(qū)域中每個(gè)像素點(diǎn)的光譜曲線用于后續(xù)處理，去除首尾噪聲后(400nm~971nm)的平均光譜圖如圖2所示。從圖中可以看出不同樣本的光譜數(shù)值變化趨勢(shì)比較一致，波段在460nm~570nm有明顯的上升偏移，可能是由于水分波段發(fā)生偏移所致，波段在500nm~920nm處存在較為明顯的吸收，可能與直鏈淀粉分子中的C-H基團(tuán)的四級(jí)倍頻、O-H二級(jí)倍頻、O-H一級(jí)倍頻有關(guān)。
2.2 蓮子的直鏈淀粉含量
采用SPXY法所劃分的校正集和預(yù)測(cè)集直鏈淀粉含量結(jié)果如表1所示。從表中可以看出鮮蓮的直鏈淀粉含量差異較大，校正集蓮子直鏈淀粉的含量最大值為227.90 mg/g,最小值為100.82 mg/g,標(biāo)準(zhǔn)差為44.73mg/g。預(yù)測(cè)樣本的直鏈淀粉含量在校正集樣本的范圍內(nèi)，故樣本劃分合理
三、結(jié)論
本文采用高光譜成像技術(shù)對(duì)直鏈淀粉含量進(jìn)行快速檢測(cè)。結(jié)果表明，采用一階導(dǎo)數(shù)和多元散射校正MSC)預(yù)處理后的建模效果最好。然后采用SPA提取了9個(gè)特征波段，所建PLSR預(yù)測(cè)模型的校正集相關(guān)系數(shù)(R)為0.835,校正集均方根誤差(RMSEC)為1.802,預(yù)測(cè)集相關(guān)系數(shù)(R)為0.856,預(yù)測(cè)集均方根誤差(RMSEP)為1.752，相對(duì)分析誤差(RPD)為1.944。經(jīng)過RC法所建立的PLSR預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)集相關(guān)系數(shù)(R。)為0.838，預(yù)測(cè)集均方根誤差RMSEP)為1.897.相對(duì)分析誤差(RPD)為1.761本研究為進(jìn)一步開發(fā)直鏈淀粉含量在線檢測(cè)儀器提供了思路，并奠定了良好的基礎(chǔ)。
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