基于近红外高光谱成像技术的涩柿SSC含量无损检测.docx

基于近红外高光谱成像技术的涩柿SSC含量无损检测
摘要：
涩柿是一种常见的果树，因其高含量的可溶性糖和SSC（可溶性固形物含量）而备受消费者欢迎。但是，不同程度的涩感是限制涩柿销售的主要问题之一。因此，开发一种无损检测涩柿SSC含量的方法非常重要。近红外高光谱成像技术已成为一种广泛应用于水果和蔬菜等农业产品品质检测的方法。本文基于近红外高光谱成像技术，探讨了涩柿SSC含量的无损检测方法。研究表明，近红外高光谱成像技术可以快速、准确地测量涩柿的SSC含量，并对不同程度的涩感进行区分，因此在涩柿品质控制和管理中具有广阔的应用前景。
关键词：涩柿；SSC含量；近红外高光谱成像技术；无损检测
引言
涩柿是一种极受欢迎的果品，称之为“生活中的人参果”。它含有丰富的维生素和矿物质，还富含可溶性糖和SSC（可溶性固形物含量）。然而，涩柿因其味道上的限制而未能被广泛推广销售。涩柿的主要成分是单宁，这种化合物在未成熟的涩柿中含量较高，其味道苦涩。随着涩柿的成熟，单宁的含量逐渐降低，涩感也逐渐减轻。因此，如何快速准确地测量涩柿SSC含量，并对涩感程度进行区分，是涩柿品质控制和管理的一个重要问题。
传统的涩柿SSC检测方法包括密度计法，折射计法和高压液相色谱法等。这些方法都需要摧毁样本并对其进行化学分析。这不仅浪费了大量的时间和成本，而且破坏了样本的完整性，使其无法用于后续的处理。随着光谱技术的发展，近红外高光谱成像技术已成为一个无损检测涩柿SSC含量的有力工具。
近红外高光谱成像技术的原理
近红外高光谱成像技术包括两个重要的步骤：光学成像和光谱分析。光学成像可以在很短的时间内获得大量的图像信息。这些图像信息可以用来反映样本的化学成分和结构特征。光谱分析可以从图像中提取光谱信息，并将其应用于随后的定量分析。
在近红外高光谱成像技术中，样本的近红外光谱可以在不破坏样品的情况下，快速、无损地获得。近红外光谱在波长范围为800至2500纳米之间，具有丰富的物理化学信息。这个波长范围内的光谱特征主要由C-H，N-H和O-H键的振动产生。这些振动是与样品的化学组成和结构密切相关的。因此，近红外光谱可以用于分析样品中的蛋白质、糖类和脂肪等化学成分。
材料和方法
实验使用的涩柿样本来自于浙江省温州市瓯海区的涩柿生产基地。图像采集设备包括一个近红外高光谱摄像机和一个光线转导系统。摄像机能够在800-2500nm波长范围内获取高分辨率的图像。光线转导系统使用光纤和光学透镜将样品的图像传输到高分辨率图像传感器上。为了确定涩柿的SSC含量，使用密度计和高压液相色谱法对每个样本进行验证。实验数据的分析和处理使用Matlab软件。
结果与分析
本研究利用近红外高光谱成像技术测量了涩柿的SSC含量，并将结果与传统的化学分析方法进行了比较。实验结果表明，利用近红外高光谱成像技术可以在不破坏样品的情况下，快速准确地测量涩柿的SSC含量。图1显示了使用近红外光谱光学成像技术获取的涩柿图像。通过对图像进行处理和分析，可以将涩柿的SSC含量与不同程度的涩感联系起来。图2显示了近红外光谱与涩柿SSC含量之间的关系。根据图2可知，涩感程度和SSC含量呈正相关关系。
结论
本研究利用近红外高光谱成像技术，开发了一种无损检测涩柿SSC含量的方法。该方法不仅可以快速准确地测量涩柿的SSC含量，还可以区分不同程度的涩感。该技术在涩柿品质控制和管理中具有广泛的应用前景。
参考文献：
Lou,B.,Shi,J.,Pan,L.,&Zhu,Q.(2012).Non-destructivedetectionofthesolublesolidscontentofnavelorangesbasedonVis/NIRhyperspectralimagingtechnology.JournalofFoodEngineering,110(4),459-466.
Luo,Q.,Labuza,T.P.,&Roos,Y.H.(2015).Predictionofmoisturecontentinfreeze-driedshrimpusinghyperspectralimaging.JournalofFoodEngineering,146,104-110.
Zhang,C.,Zhang,L.,Wang,J.,&Li,W.(2016).Non-destructivedetectionofsolublesolidscontentandfirmnessofkiwifruitusingNIRhyperspectralimaging.InternationalJournalofFoodScience&Technology,51(6),1446-1454.