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可见/近红外高光谱成像技术对长枣中葡萄糖含量的无损检测

2019-08-21程丽娟刘贵珊万国玲何建国

发光学报 2019年8期
关键词:特征方法模型

程丽娟,刘贵珊,万国玲,何建国

(宁夏大学 农学院,宁夏 银川 750021)

1 引言

灵武长枣是一种天然保健品,为宁夏回族自治区特有的一种鲜食枣品种,由于有利的气候和土壤环境使长枣口感鲜美、质地酥脆、果实营养丰富,被称为“枣中之王”[1-2]。糖是长枣果实可溶性固形物主要组成成分,其含量直接影响着灵武长枣的甜度及风味,长枣果实中主要可溶性糖为果糖、葡萄糖和蔗糖[3],葡萄糖为一种单糖,与其他糖相比,葡萄糖更容易被人体吸收,而且吸收后能直接为人体各个组织所利用[4]。对于糖含量的测量,一般都采用折射仪、糖度计、蒽酮法等几种传统方法,属于有损检测,存在劳动强度大、检测过程复杂、样品破坏强度大等问题,而且传统方法测的都是总糖含量,无法实现具体某一种糖含量的检测。

本文以灵武长枣作为研究对象,利用高光谱成像技术采集长枣400~1 000 nm的光谱数据,选取正交信号校正法(Orthogonal signal correction,OSC)、多元散射校正(Multiple scattering correction,MSC)、卷积平滑(Savitzky-Golay,SG)、去趋势(Detrending)、高值滤波(Gaussian-filter,GF)、中值滤波(Median-filter,MF)等6种预处理方法减少噪音干扰,结合PLSR建模方法优选最佳的预处理方法;使用间隔随机蛙跳算法(Interval random frog,IRF)、竞争性自适应加权算法(Competitive adaptive reweighted sampling,CARS)、反向区间偏最小二乘法(Backw ard interval PLS,BiPLS)、连续投影算法(Successie projection algorithm,SPA)、无信息消除变量(Uninformative variable elimination,UVE)等5种数据降维方法,结合使用偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLSR)和多元线性回归(Multivariable linear regression,MLR)2种建模方法分别对全波段和特征波段建模,选取最优模型,为长枣中葡萄糖含量的快速检测奠定理论基础。

2 实验

2.1 材料与试剂

灵武长枣采购于宁夏灵武果业开发有限责任公司,采摘后的长枣放置于低温保鲜盒中运至实验室,将大小均一、颜色鲜红、表面光滑的长枣样本擦拭、用密封袋密封并依次编号,置于实验室冰箱中4 ℃冷藏。……

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