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近红外高光谱成像技术助力红枣品种鉴别

来源:赛斯拜克 发表时间:2023-06-05 浏览量:316 作者:awei

本文介绍了基于近红外高光谱成像技术的干制红枣品种鉴别方法,通过分析红枣的光谱特征,借助高科技手段实现对红枣品种的准确辨认。这项创新技术将为红枣产业发展带来新的机遇,提升红枣质量和市场竞争力。

可见/近红外反射光谱快速地判别干枣的品种

近红外高光谱成像技术(NIR-HSI)是一种基于光谱和图像信息的无损分析方法,可以获取物体的光谱和空间分布信息。其原理是利用近红外光谱范围内不同波长的光与物体相互作用而产生的特定反射光谱来进行物质的分析和鉴别。NIR-HSI技术在食品领域中具有广泛应用的潜力,尤其在食品品种鉴别方面。

食品品种鉴别对于市场需求、消费者偏好和质量控制等方面具有重要意义。准确鉴别食品品种可以确保消费者购买到真正符合需求的产品,满足消费者的个性化需求和偏好。食品品种鉴别也对食品安全和质量控制起着关键作用,可以帮助监测和预防食品中的欺诈行为、掺杂问题和品质不合格等情况。

近红外高光谱成像技术在红枣品种鉴别中具有多个优势。该技术是一种非接触式的检测方法,可以避免对红枣样本的破坏和污染。NIR-HSI技术具有快速准确的特点,能够实时获取物质的光谱和图像信息,提高鉴别效率。该技术是无损伤的,不会改变样品的品质和口感。


基于近红外高光谱成像技术的干制红枣品种鉴别

本研究应用了400-1000nm的可见/近红外高光谱相机,可采用SINESPEC赛斯拜克科技有限公司产品SP130M进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。

可见/近红外反射光谱快速地判别干枣的品种应用案例


可见/近红外(VIS/NIR)光谱分析技术主要基于有机物分子中含H基团,如C-H、N-H、O-H等伸缩振动的各级倍频,以及这些基团伸缩振动与弯曲振动的频吸收,涵盖了大多数类型有机化合物的组成和分子结构信息。不同品种和产地的农产品,因品种、栽培模式和生长环境的不同。 其内部的质地、组分含量存在较大差异,可通过其近红外光谱反映出来。可见/近红外技术具有快速、无损和易于实现在线监测的能力,在水果、肉类、葡萄酒、醋以及谷物和药材等食品和农产品的品质评价、品种和产地的判别中得到了广泛的应用。近年来,可见/近红外光谱技术在鲜枣的缺陷、损伤、成分含量检测、酵母菌数量以及品种和产地等方面的研究都取得了较好的结果,已有相关的研究报道。但是,目前还鲜见针对干枣的品种判别及品质的近红外检测研究报道。

本研究以干枣为研究对象,采集干枣样本可见/近红外反射光谱,采用建立多元散射校正、一阶导数法和二阶导数法对反射光谱进行预处理,采用主成分分析法结合马氏距离和线性距离判别法,建立干枣的品种判别模型,并比较不同数据处理方法建立判别模型对干枣品种判别准确度,以期建立有效的干枣品种判别模型,为快速、无损地判别干枣的品种提供理论依据。

本文研究利用可见/近红外反射光谱快速地判别不同品种的干枣。对反射光谱分别进行多元散射校正、一阶导数处理和二阶导数处理,对光谱进行主成分分析法,使用马氏距离法和线性距离法结合全交叉验证法,确定最优主成分数。利用主成分建立品种判别模型,实现了对不同品种干枣的快速判别。结果表明,可见/近红外反射光谱经过多元散射校正处理后选择的优化主成分组合,对3种干枣的品种判别结果最好,判别准确性达到了100%,准确性是可接受的。试验研究表明可见/近红外光谱反射技术可用于干枣品种判别,本研究可为可见/近红外光谱技术在干枣品质快速检测中的应用提供一定的技术基础。

已有的研究成果证实了近红外高光谱成像技术在红枣品种鉴别中的有效性和可靠性。研究人员通过采集红枣样本的近红外光谱和图像数据,利用特征提取和分类算法进行分析和鉴别,取得了较高的准确率和鉴别效果。

在红枣品种鉴别中仍存在一些难题和挑战。红枣样本的多样性和差异性较大,使得鉴别任务更加复杂。红枣品种鉴别的精度会受到光照变化和噪声干扰的影响。解决这些问题的对策包括优化光源和采集条件,进行数据预处理和噪声滤波等。

除了红枣品种鉴别外,近红外高光谱成像技术还可以在红枣品质评估和安全检测等方面进行进一步应用。通过分析红枣的光谱和图像信息,可以评估红枣的成熟度、质地和口感等品质指标,同时也可以检测红枣中的农药残留、微生物污染和食品添加剂等安全问题。

近红外高光谱成像技术已经在红枣品种鉴别中取得了一些成功应用。通过优化算法和模型,研究人员实现了高准确率和高效率的红枣品种鉴别,为食品行业提供了一种可行的品种鉴别方法。实际效果包括通过对红枣光谱和图像的分析,实现了对红枣品种、产地以及种植和储存条件等信息的掌控。

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