近紅外光譜在紅棗品質(zhì)識(shí)別技術(shù)上的應(yīng)用

劉小文，吳剛

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，近紅外光譜的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，其在食品、制藥、石化以及農(nóng)業(yè)等多方面均發(fā)揮著重要作用。將近紅外光譜與紅棗品質(zhì)識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，則能夠有效提升紅棗品質(zhì)的優(yōu)劣品鑒，減少紅棗品質(zhì)識(shí)別的費(fèi)用，為紅棗近紅外光譜與部分品質(zhì)之間關(guān)系的建立奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 近紅外光譜；發(fā)展現(xiàn)狀；紅棗品質(zhì)識(shí)別；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)： S665.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.08.027

1 近紅外光譜發(fā)展現(xiàn)狀

近20年，近紅外光譜技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，呈現(xiàn)出飛快的增長(zhǎng)趨勢(shì)，不論是在研發(fā)工作方面，還是在運(yùn)用方面都取得了一定成就。自20世紀(jì)80年代起，我國(guó)開(kāi)始近紅外光譜的研究與應(yīng)用工作。90年代后期階段，通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈的方式，不斷在制藥、食品、石化以及農(nóng)業(yè)等許多個(gè)領(lǐng)域中進(jìn)行運(yùn)用，特別是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科研工作中占據(jù)的地位越來(lái)越重要。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)進(jìn)口品牌近紅外光譜儀器已突破2700臺(tái)，而國(guó)產(chǎn)的近紅外光譜儀器大約為560臺(tái)。當(dāng)前，購(gòu)買(mǎi)近紅外光譜儀器的企業(yè)單位占據(jù)很小的比例，其具有廣闊的市場(chǎng)增長(zhǎng)空間，這也為紅外光譜在紅棗品質(zhì)識(shí)別技術(shù)上的應(yīng)用提供了重要基礎(chǔ)。

2 近紅外光譜在紅棗品質(zhì)識(shí)別技術(shù)上的應(yīng)用

2.1 材料和儀器

本實(shí)驗(yàn)所選取的成品紅棗主要從商場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，同時(shí)選購(gòu)2袋三星級(jí)的和田玉棗，將40個(gè)樣品作為同一批次，在同批次中，所選擇的果品的色澤、紋理、含水量、重量以及大小等方面基本相同。從所購(gòu)買(mǎi)的鮮棗中，分別調(diào)出20個(gè)綠色與20個(gè)紅色，局部為紅色的綠棗個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)為20個(gè)左右，并收集8個(gè)干制裂口紅棗。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中認(rèn)真標(biāo)記各個(gè)樣品，并將標(biāo)記完整的所有樣品放入編號(hào)樣品盒中。開(kāi)始測(cè)量前，正常室溫條件下將其放置一段時(shí)間，大約為2小時(shí)，確保各個(gè)樣品的測(cè)量條件基本相同，最大限度降低溫度等外界因素對(duì)光譜質(zhì)量所造成的干擾。

通過(guò)Nicolet870近紅外光譜儀，對(duì)紅棗光譜依次開(kāi)展掃描活動(dòng)，通過(guò)常規(guī)分辨率8cm-1與掃描次數(shù)64，依次對(duì)同批次紅棗樣品開(kāi)展掃描工作。在對(duì)同批次紅棗平均光譜進(jìn)行獲取的過(guò)程中，可以運(yùn)用自動(dòng)基線校正等光譜預(yù)處理來(lái)完成。

2.2 近紅外光譜對(duì)紅棗品質(zhì)的分析方法

第一，將紅棗外觀特點(diǎn)與一些主要成分指標(biāo)緊密聯(lián)系起來(lái)，以此來(lái)對(duì)紅棗品質(zhì)做出綜合性的評(píng)價(jià)。對(duì)商品化紅棗的品質(zhì)特點(diǎn)開(kāi)展認(rèn)真提取工作，待提取工作全部結(jié)束之后，通過(guò)近紅外光譜開(kāi)展相關(guān)掃描工作。利用光譜圖細(xì)分來(lái)開(kāi)展篩選工作，進(jìn)而將具備突出差異的樣品光譜挑選出來(lái)。

第二，針對(duì)樣品開(kāi)展深入品質(zhì)細(xì)分工作，并利用近紅外光譜針對(duì)品質(zhì)細(xì)分的同一批次樣品開(kāi)展掃描，重復(fù)開(kāi)展調(diào)整與細(xì)分工作，直至樣品的光譜差異處于所需要的精度范圍之中。將其中的特征因子梳理出來(lái)，以此為基礎(chǔ)，對(duì)紅棗的品質(zhì)特征因子進(jìn)行確定，進(jìn)而將紅棗品質(zhì)、測(cè)量狀態(tài)與光譜的對(duì)應(yīng)關(guān)系建構(gòu)起來(lái)。

第三，在具體的運(yùn)用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相關(guān)要求與規(guī)定，對(duì)多種模型特征因子的權(quán)重進(jìn)行改變，并自主開(kāi)展歸類與重組工作，確保相關(guān)更新與拓展工作的完成，在對(duì)樣品精度范圍進(jìn)行控制的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用最低匹配值來(lái)完成。為了與具體生產(chǎn)要求相符合，需要將近紅外光譜與品質(zhì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系建構(gòu)起來(lái)，以對(duì)所需要的模型進(jìn)行建立，進(jìn)而滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。

3 結(jié)果與分析

通過(guò)樣品外觀品質(zhì)細(xì)分工作的開(kāi)展，使光譜圖的差異得到了有效縮減，實(shí)現(xiàn)了光譜重復(fù)性能的提升，能夠快速對(duì)具有較大影響的因子進(jìn)行確定，從客觀方面來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)了一些不確定影響因素的縮減，為紅棗品質(zhì)特征因子的提取奠定了良好的基礎(chǔ)。

在對(duì)檢測(cè)方位開(kāi)展多次調(diào)整之后，進(jìn)一步確定裂口方向與大小，不存在任何聯(lián)系。在重復(fù)的測(cè)量工作中，重新出現(xiàn)吸收峰。一旦切開(kāi)正常棗，并將其放置于空氣中，就會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生褐變，再一次出現(xiàn)吸收峰。對(duì)于顏色變化不突出的，其吸收峰也不突出。經(jīng)過(guò)重復(fù)測(cè)量工作的開(kāi)展，可以觀測(cè)到近紅外光譜圖尖峰的位置是固定的。在有褐色裂口與正常部位的光譜圖中存在顯著差別。

通過(guò)近紅外光譜圖能夠?qū)⑽镔|(zhì)成分反映出來(lái)，通過(guò)紅棗的外觀品質(zhì)，也能夠?qū)⑵鋬?nèi)部成分之間的差異反映出來(lái)。以近紅外拓?fù)浞椒榛A(chǔ)，根據(jù)多次的調(diào)整與深入細(xì)分工作的開(kāi)展，能夠從質(zhì)量比較高的光譜中，將鮮棗三個(gè)細(xì)分指標(biāo)的光譜特征因子提取出來(lái)，三個(gè)細(xì)分指標(biāo)，指的是紅色、綠色以及紅棗裂果。

4 結(jié)語(yǔ)

紅棗一直都是人們極為喜歡的農(nóng)產(chǎn)品，通過(guò)近紅外光譜的應(yīng)用，不僅能夠?qū)t棗的品質(zhì)進(jìn)行分析，還有助于紅棗品質(zhì)與近紅外光譜之間關(guān)系的合理構(gòu)建，有助于品質(zhì)識(shí)別費(fèi)用的降低，以及品質(zhì)品鑒能力的提升。相關(guān)人員需要對(duì)近紅外光譜的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，讓其在紅棗品質(zhì)識(shí)別上發(fā)揮更大功用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉小文，本科學(xué)歷，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化。