近红外漫反射用于检测苹果糖度及有效酸度的研究.pdf

第25卷,第11期光谱学与光谱分析Vol.25,No.11,pp1793-1796
2005年11月SpectroscopyandSpectralAnalysisNovember,2005

近红外漫反射用于检测苹果糖度及有效酸度的研究

刘燕德1,2,应义斌1,傅霞萍1

1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院,浙江杭州310029
2.江西农业大学工学院,江西南昌330045

摘要提出了应用近红外漫反射光谱技术并结合光纤传感技术快速检测苹果糖度和有效酸度的新方法。
以傅里叶变换光谱仪(12500～4000cm-1)为试验仪器,以120个红富士苹果为标准样品并结合偏最小二乘
法,建立了苹果糖度、有效酸度的定量预测数学模型。试验结果为:样品预测值和真实值之间的相关系数分
别为0.970,0.906,标准校正误差(SEC)分别为0.261,0.0562,标准预测误差(SEP)分别为0.272,0.0562,
偏差(Bias)分别为0.011,0.0115。通过本研究表明:应用近红外光谱漫反射技术在10341～5461cm-1光谱
波长范围内对苹果糖度的无损检测和在10341～3818cm-1有效光谱范围内对有效酸度的无损检测具有可
行性。

主题词近红外漫反射;糖度;有效酸度;苹果;多元校正技术
中图分类号:TP242.6文献标识码:A文章编号:1000-0593(2005)11-1793-04

引言(图1)来测定,这个系统包括一个宽波段的光源(50W石英
卤素灯,Nicolet,美国),一个固定光纤和水果样品架。光源
水果品质的判断及检测一直是农产品加工研究的重要课发出的光线通过入射光纤进入苹果并在果肉中漫射,然后从
题。随着人们生活质量的提高,消费者在选购水果时除了注苹果内部漫射出来的光从接收光纤射出进入NexusFTIR光
重大小、颜色、外观形状等外部品质之外,对于内部品质如谱仪(光谱范围为12500～4000cm-1),一个高速ADC电子
口感、糖度、酸度和维生素含量等也是极为看重的指标。水元件被用来增强光谱信号并对信号进行数字化处理,通过
果甜味取决于其含糖度的高低,糖度是决定品质的重要因素NexusFTIR光谱仪附带的OMNIC6.1软件来实现数据获取
之一,另外,酸度对于水果品质的影响也很大,若酸味太低和光谱存储。每个苹果的光谱是通过每隔约30ms获取一个
或完全无酸,则果实缺少风味,甜而无香。因此,研究快速、数据,然后将1s内的32个相邻数据积累而得到的。另外光
实时的无损伤检测水果内部品质的方法是水果分级的重要前
提[1,2]。
近红外漫反射光谱技术具有自身独特的优点:分析速度
快,可以同时测定多种组分,实现非破坏性和无污染性的测
试,费用较低,应用范围广等。近红外光谱分析已经广泛应
用于食品和农业、生物化学和工业流程检测等方面,取得了
较大的进展[3]。
本文采用近红外漫反射光谱技术检测了红富士苹果糖
度、有效酸度,建立了苹果糖度、有效酸度定量分析的数学
模型,探讨了近红外漫反射技术在糖度、有效酸度无损检测
中的应用前景,并进行了试验验证。
1实验部分

1.1测量系统及参数设置
Fig.1Thediffusenear-infraredreflectancesystem
苹果的近红外漫反射光谱测量通过一个专门的试验系统

收稿日期:2004-03-30,修订日期:2004-08-02
基金项目:国家自然科学基金(30270763,60468002,30560064)和国家高技术“863”计划(2001AA422230)资助项目
作者简介:刘燕德,女,1967年生,浙江大学生物系统工程与食品科学学院在职博士研究生,副教授
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纤布置在水平方向75°位置,目的是有利于水果漫反射而避数据分析与模型建立使用Nicolet公司智能定量分析软
免表面反射发生。直径为11mm的橡皮垫圈既对光线的表件TQAnalystv6.0软件,并结合使用了Matlab6.0。只使用
面反射起到密封圈的作用,同时也作为一个柔性支架以适应校正样品集时,预测模型是通过偏最小二乘法来实现[4,5],
不同形状的苹果。最后用预测样本通过回归分析评价校正模型的精度。
苹果的光谱测量首先要进行基本参数设置。参数设置的
好坏,直接影响定量预测模型的精度。在本次试验中,考虑2结果与分析
到水果的特有属性,具体试验参数为:测量波长范围12500
～4000cm-1,采样间隔2.0cm-1,扫描次数32,仪器分辨2.1苹果的近红外漫反射光谱
率4.0cm-1,动镜速度0.9494cm·s-1,光圈大小20。每个采集光谱应保证在相同的试验条件下进行,分辨率大小
苹果需进行4次光谱测量,分别位于最大直径处的4个相对和扫描