步琦近紅外來保障白酒的品質(zhì)
高粱是我國白酒傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵的主要原料,。高粱中淀粉是產(chǎn)生酒精的主要物質(zhì),，高粱籽粒中淀粉含量越多，出酒率就越高,，其中優(yōu)質(zhì)釀酒高粱的總淀粉比例應(yīng)在 90% 以上,。并且相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，白酒的出酒率和品質(zhì),，均與高粱中籽粒直鏈淀粉含量與支鏈淀粉含量的比值大小有重要關(guān)系,。由此可見，準(zhǔn)確高效地檢測高粱中支鏈淀粉,、直鏈淀粉含量對獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)白酒具有十分重要的意義,。
傳統(tǒng)的國標(biāo)檢測方法操作繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力,，無法滿足現(xiàn)代白酒企業(yè)對釀酒原料高粱的檢測需求,。而近紅外光譜分析技術(shù)(NIR)作為一種高效無損檢測技術(shù)，具有分析時(shí)長短,、檢測效率高,、無需前處理、綠色環(huán)保,、操作簡單,，可同時(shí)完成樣品的多個(gè)指標(biāo)同時(shí)檢測等優(yōu)點(diǎn)。為現(xiàn)代白酒企業(yè)快速,、簡便,、準(zhǔn)確地測定釀酒原料高粱中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量提供了科學(xué)的參考。
實(shí)驗(yàn)儀器
Buchi N-500 傅里葉變換近紅外光譜儀：瑞士步琦有限公司；儀器光源：鹵鎢燈,；檢測器：溫控 InGaAs,，光譜范圍為(4000～10000)cm-1，分辨率為 8cm-1,，掃描次數(shù)為 32 次,，采集釀酒高粱樣本的全波長范圍內(nèi)近紅外光譜信息。
▲ BUCHI NIRFlex N500 近紅外光譜儀
實(shí)驗(yàn)方法
本實(shí)驗(yàn)所用釀酒高粱樣品共 240 個(gè),，采用漫反射方式采集掃描釀酒高粱樣品的近紅外光譜,。釀酒高粱中支鏈淀粉和直鏈淀粉含量參照 GB 7648—1987 中改進(jìn)的紫外可見分光光度法測定。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1. 模型建立及評價(jià)
采用偏最小二乘法(PLS)分別建立釀酒高粱中支鏈淀粉和直鏈淀粉的全光譜偏最小二乘模型(全光譜-PLS),、無信息變量消除偏最小二乘模型(UVE-PLS),、無信息變量消除法結(jié)合遺傳算法偏最小二乘法模型(UVE-GA-PLS)和無信息變量消除法結(jié)合連續(xù)投影算法偏最小二乘模型(UVE-SPA-PLS)，并通過所建立的不同定量模型中模型的決定系數(shù)(R2),、校正標(biāo)準(zhǔn)偏差(RMSEC),、預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)偏差(RMSEP)、最佳主成分?jǐn)?shù)以及相對分析誤差(RPD)等相關(guān)評價(jià)參數(shù)來評價(jià)所建立的模型性能,。不同模型相關(guān)參數(shù)如表4所示：
經(jīng)過無信息變量消除法結(jié)合遺傳算法(UVE-GA)篩選后所建立的模型效果最hao，R2 分別為 0.9523 和 0.9417,， RMSEP 分別為 1.2845 和 0.1434,，RPD 分別為 12.1 和 34.2，所得波點(diǎn)分別對應(yīng)支鏈淀粉和直鏈淀粉的 O-H,、C-H,、C-O 等主要官能團(tuán)的基頻與倍頻吸收峰。說明經(jīng)過無信息變量消除法結(jié)合遺傳算法(UVE-GA)篩選之后,，保留了各指標(biāo)中的主要特征吸收波長,，消除了大部分無效波長變量的干擾。
2. 模型驗(yàn)證
模型實(shí)測值與預(yù)測值的分布如下圖所示：
釀酒高粱中支鏈淀粉和直鏈淀粉的實(shí)測值和預(yù)測值呈較好的線性分布,，又經(jīng)過相關(guān)t檢驗(yàn),，各項(xiàng)指標(biāo)的預(yù)測值和實(shí)測值無較大的差異，經(jīng)驗(yàn)證,，R2分別達(dá)到0.9517,、0.9402，RMSEP 分別為 1.3276,、0.0901,，RPD 分別為 11.72、31.24,。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
結(jié)果表明該模型的結(jié)果顯示精準(zhǔn)度高,，穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)，并且可以代替化學(xué)方法測定高粱籽粒直鏈淀粉,、支鏈淀粉的含量,，為現(xiàn)代白酒企業(yè)快速、簡便,、準(zhǔn)確地測定釀酒原料高粱中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量提供了科學(xué)的參考,。
產(chǎn)品推薦
近紅外 ProxiMate™ 是一款堅(jiān)固、緊湊且易于使用的旁線 NIR 儀器,。它可以減少生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間,，為批量樣品提供快速質(zhì)量控制。直觀的用戶界面可讓每個(gè)人操作,。
近紅外 NIRFlex® N-500 是一款模塊化 FT-NIR 光譜儀,，可為各個(gè)行業(yè)的來料檢查、質(zhì)量控制和研發(fā)目的提供可靠的分析結(jié)果,。它提供廣泛的測量單元和附件,，以及在整個(gè) NIR 范圍內(nèi)的最高波長精度。
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