基于可见-近红外光谱技术的苹果糖度光照位置优化研究

摘要

在利用可见-近红外漫透射光谱技术对苹果的可溶性固形物(SSC)检测时,由于卤素灯光照射在苹果上的位置不同,采集到的苹果光谱中所包含的可溶性固形物信息不同,导致模型得出的结果不同;找到一个最好的苹果光照位置有利于得到最佳的可溶性固形物评价模型。利用多模式可调节的光学结构在相同的实验环境和实验条件下采集了购买于同一水果批发商的尺寸相近但照射位置不同的两批苹果的近红外漫透射光谱,探索苹果可溶性固形物模型建立过程中最佳的照射位置从而得到最佳位置的可溶性固形物评价模型。通过对样品进行光谱采集、糖度真值采集并结合化学计量学方法得出最佳的建模位置,照射位置为上部且光谱没有预处理时的偏最小二乘回归(PLS)模型性能为RMSEC为0.2882,RMSEP为0.3436,R_(c)为0.9606,R_(p)为0.9349;照射位置为斜上部且光谱没有预处理的PLS模型性能为RMSEC为0.3407,RMSEP为0.5133,R_(c)为0.9311,R_(p)为0.8636;照射位置为上部且光谱没有预处理的主成分分析回归(PCR)模型性能为RMSEC为0.5736,RMSEP为0.6014,R_(c)为0.8424,R_(p)为0.8007;照射位置为斜上部且光谱没有预处理的PCR模型性能为RMSEC为0.7092,RMSEP为0.7974,R_(c)为0.7014,R_(p)为0.6707,最佳照射位置为苹果上部;进一步地采用多种预处理方法对照射位置为上部的PLS模型进行对比,得到最优模型为MSC-PLS模型,其RMSEC为0.22644,RMSEP为0.3015,R_(c)为0.9669,R_(p)为0.9499。最后再对相同的46个苹果进行相同的实验操作得到光谱、真值后,代入到建立的MSC-PLS模型中进行外部验证,结果显示外部验证的相关系数为0.93058,验证均方根误差为0.84359,验证了建立的MSC-PLS模型的稳定性和可靠性,进一步表明光谱采集位置为苹果上部时的近红外漫透射模型有很好的预测能力,该研究为预测苹果可溶性固形物的检测提供了技术支持。