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近红外高光谱成像技术检测酿酒葡萄果皮中花色苷含量

来源:赛斯拜克 发表时间:2023-06-08 浏览量:510 作者:awei

本研究通过931~1700 nm近红外波段高光谱成像系统获取葡萄浆果的高光谱图像,利用连续投影算法SPA 进行波长变量选择,最终从236个波长点中优选出20个光谱变量,采用不同的建模方法建立葡萄果皮中花色苷含量的预测模型,得出近红外高光谱成像技术能够有效检测酿酒葡萄果皮中花色苷含量。

近红外高光谱成像技术检测酿酒葡萄果皮中花色苷含量


什么是近红外高光谱成像技术?

近红外高光谱成像技术是一种无损、非接触的光谱成像技术,能够对物体表面进行高精度的光谱分析和成像。


为什么近红外高光谱成像技术能够检测酿酒葡萄果皮中花色苷含量?

近红外高光谱成像技术可以通过对酿酒葡萄果皮样本的光谱分析,精确地测量其花色苷含量,因为花色苷在近红外波段有明显的吸收谱线。


酿酒葡萄果皮中花色苷对于酿造红酒的重要性

酿酒葡萄果皮中花色苷是酿造红酒的主要原料,它不仅决定了红酒的酒体颜色和芳香,还直接影响了红酒的口感和补偿能力。因此,花色苷含量的测定对于酿造红酒具有重要意义。


近红外高光谱成像技术与传统方法的对比

相对于传统的化学检测方法,近红外高光谱成像技术具有非接触、非破坏、高效和快速等优势,同时还能够实现样本表面的高分辨率成像。


近红外高光谱成像技术检测酿酒葡萄果皮中花色苷含量研究案例

本研究应用了900-1700nm的近红外高光谱相机,可采用SINESPEC赛斯拜克技术有限公司产品SP150M进行相关研究。短波近红外高光谱相机,采集速度全谱段可达200FPS,被广泛应用于成分识别,物质鉴别,机器视觉,农产品品质,屏幕检测等领域。


近红外高光谱成像技术检测酿酒葡萄果皮中花色苷含量研究案例

花色苷是葡萄与葡萄酒酒中一类重要的酚类化合物,主要存在于葡萄浆果表皮下3~4层细胞的液泡里。是决定葡萄酒感官质量的重要因素,也是红葡萄酒耐储存的基础。传统的化学检测法会破坏检测对象,难以实现快速、大样本量的检测。而国内外针对酿酒葡萄果实中花色苷含量的快速检测的研究还较少。近年来,高光谱成像技术作为一种无损检测方法引起了广泛的关注,与传统近红外光谱技术相比,高光谱成像技术显示出其独特的优越性。使用近红外光谱技术时,每次仅可以得到某一个或几个点的光谱信息,在选择点的位置和数量方面会有较大的随机性和片面性。而高光谱图像技术可以获取到被分析物的图像,不仅提供了更加丰富的信息,在光谱数据处理方面也提供了更加合理和有效的分析方法。在利用高光谱成像技术结合偏最小二乘方法建模的过程中,随着对PLS方法研究的深入,发现通过特定方法筛选特征波长或波长区间可能会得到更好的定量校正模型。

本实验基于931~1700 nm近红外波段高光谱成像系统获取葡萄浆果的高光谱图像,利用连续投影算法SPA 进行波长变量选择,最终从236个波长点中优选出20个光谱变量,采用不同的建模方法建立葡萄果皮中花色苷含量的预测模型。结果表明:

连续投影算法SPA不仅能够有效选出特征光谱变量,简化校正模型和缩短校正时间,且提高了模型的预测精度,是一种有效实用的光谱变量选择方法。

在PLS、SPA-MLR、SPA-BPNN和SPA-PLS这4个预测模型中,以SPA-PLS模型的预测效果最好,其预测相关系数R。和预测RMSEP分别为0.9000和0.5506,保持得了较好的预测结果。因此,酿酒葡萄浆果的光谱数据与果皮中花色苷的含量相关性高,利用近红外高光谱成像技术能够有效检测酿酒葡萄果皮中花色苷含量。

近红外高光谱成像技术通过精准测量酿酒葡萄果皮中的花色苷含量,为红酒的酒体颜色、芳香和口感等方面的调整提供了依据,有助于提高酿造红酒的质量和可控性。在日常生产中,可以将近红外高光谱成像技术应用于快速检测和分类酿酒葡萄原料,实现生产过程中的即时监测和调整,提高生产效率和质量。同时,还可以将近红外高光谱成像技术与其他智能化技术集成,实现全程质量控制和自动化生产。

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