近紅外光譜在紅棗品質(zhì)識別技術(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)識別的費用，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)識別；應(yīng)用分析

中圖分類號： S665.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 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)出飛快的增長趨勢，不論是在研發(fā)工作方面，還是在運用方面都取得了一定成就。自20世紀(jì)80年代起，我國開始近紅外光譜的研究與應(yīng)用工作。90年代后期階段，通過產(chǎn)業(yè)鏈的方式，不斷在制藥、食品、石化以及農(nóng)業(yè)等許多個領(lǐng)域中進(jìn)行運用，特別是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科研工作中占據(jù)的地位越來越重要。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國進(jìn)口品牌近紅外光譜儀器已突破2700臺，而國產(chǎn)的近紅外光譜儀器大約為560臺。當(dāng)前，購買近紅外光譜儀器的企業(yè)單位占據(jù)很小的比例，其具有廣闊的市場增長空間，這也為紅外光譜在紅棗品質(zhì)識別技術(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)識別技術(shù)上的應(yīng)用

2.1 材料和儀器

本實驗所選取的成品紅棗主要從商場購買，同時選購2袋三星級的和田玉棗，將40個樣品作為同一批次，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。從所購買的鮮棗中，分別調(diào)出20個綠色與20個紅色，局部為紅色的綠棗個數(shù)應(yīng)當(dāng)為20個左右，并收集8個干制裂口紅棗。實驗過程中認(rèn)真標(biāo)記各個樣品，并將標(biāo)記完整的所有樣品放入編號樣品盒中。開始測量前，正常室溫條件下將其放置一段時間，大約為2小時，確保各個樣品的測量條件基本相同，最大限度降低溫度等外界因素對光譜質(zhì)量所造成的干擾。

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

2.2 近紅外光譜對紅棗品質(zhì)的分析方法

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

第二，針對樣品開展深入品質(zhì)細(xì)分工作，并利用近紅外光譜針對品質(zhì)細(xì)分的同一批次樣品開展掃描，重復(fù)開展調(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，以此為基礎(chǔ)，對紅棗的品質(zhì)特征因子進(jìn)行確定，進(jìn)而將紅棗品質(zhì)、測量狀態(tài)與光譜的對應(yīng)關(guān)系建構(gòu)起來。

第三，在具體的運用過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相關(guān)要求與規(guī)定，對多種模型特征因子的權(quán)重進(jìn)行改變，并自主開展歸類與重組工作，確保相關(guān)更新與拓展工作的完成，在對樣品精度范圍進(jìn)行控制的過程中，應(yīng)當(dāng)運用最低匹配值來完成。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)的對應(yīng)關(guān)系建構(gòu)起來，以對所需要的模型進(jìn)行建立，進(jìn)而滿足實際生產(chǎn)要求。

3 結(jié)果與分析

通過樣品外觀品質(zhì)細(xì)分工作的開展，使光譜圖的差異得到了有效縮減，實現(xiàn)了光譜重復(fù)性能的提升，能夠快速對具有較大影響的因子進(jìn)行確定，從客觀方面來說，實現(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)。

在對檢測方位開展多次調(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)的測量工作中，重新出現(xiàn)吸收峰。一旦切開正常棗，并將其放置于空氣中，就會發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生褐變，再一次出現(xiàn)吸收峰。對于顏色變化不突出的，其吸收峰也不突出。經(jīng)過重復(fù)測量工作的開展，可以觀測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。

通過近紅外光譜圖能夠?qū)⑽镔|(zhì)成分反映出來，通過紅棗的外觀品質(zhì)，也能夠?qū)⑵鋬?nèi)部成分之間的差異反映出來。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)分工作的開展，能夠從質(zhì)量比較高的光譜中，將鮮棗三個細(xì)分指標(biāo)的光譜特征因子提取出來，三個細(xì)分指標(biāo)，指的是紅色、綠色以及紅棗裂果。

4 結(jié)語

紅棗一直都是人們極為喜歡的農(nóng)產(chǎn)品，通過近紅外光譜的應(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)識別費用的降低，以及品質(zhì)品鑒能力的提升。相關(guān)人員需要對近紅外光譜的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，讓其在紅棗品質(zhì)識別上發(fā)揮更大功用。

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作者簡介：劉小文，本科學(xué)歷，實驗師，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化。