近紅外光譜分析技術(shù)
在玉米品質(zhì)檢測中的應(yīng)用
近紅外應(yīng)用
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介紹
玉米是我國重要的糧食作物。根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,,我國 2021 年玉米播種面 4332 萬 hm2,,玉米產(chǎn)量達(dá) 2.7 億 t。玉米中的水分,、蛋白質(zhì),、脂肪、糖類等主要化學(xué)成分含量會直接影響到玉米的經(jīng)濟效益,?;瘜W(xué)成分含量的測定已成為原料品質(zhì)評價中的重要環(huán)節(jié)。玉米種子作為生產(chǎn)中最基本的資料,,其質(zhì)量的好壞直接影響玉米的產(chǎn)量及品質(zhì),。玉米品質(zhì)指標(biāo)(水分、蛋白質(zhì),、淀粉等)的檢測常用理化方法,,安全指標(biāo)(毒素等)的檢測使用液相等物理或化學(xué)方法,可用冷浸法等對種質(zhì)品質(zhì)進行分析,,但這些方法均會對樣本本身造成破壞,,存在處理時間較長以及需要專業(yè)人員操作、儀器成本高等缺點,。因此,,探究一種可以對玉米進行無損、快速檢測技術(shù)顯得尤為重要,。近紅外光譜分析技術(shù)具有樣品不需復(fù)雜耗時的前處理,、無損耗、多成分同時分析,、無污染的檢測優(yōu)勢,,近年來得到了廣泛關(guān)注。
近紅外光譜分析技術(shù)是利用物質(zhì)對光的吸收,、散射,、反射與透射等特性對待測物進行分析的檢測技術(shù),通過樣品的吸收光譜及理化分析結(jié)果可對樣品進行定性或定量分析,。近紅外光譜分析技術(shù)的檢測步驟為使用化學(xué)計量法對近紅外光譜數(shù)據(jù)進行預(yù)處理及建立模型,,將樣本的預(yù)測集通過模型進行檢測,驗證模型是否精準(zhǔn),,并對模型進行評價及優(yōu)化,。
近紅外光譜技術(shù)常用處理方法,由于近紅外光譜中強大的背景信息造成的噪聲干擾和存在冗余變量,,導(dǎo)致從樣品的近紅外光譜中提取與檢測目標(biāo)相關(guān)的信息較困難,,因此,,需對光譜數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。常用的光譜預(yù)處理方法有去噪自編碼器(DAE),、正交信號校正法(OSC),、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換(SNV)、多元散射校正(MSC)等,。
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近紅外光譜技術(shù)模型評價指標(biāo)
定量模型評價指標(biāo)
評價近紅外光譜定量模型預(yù)測準(zhǔn)確性的實質(zhì)是模型的預(yù)測結(jié)果與樣品結(jié)果的接近程度,,評價預(yù)測模型一般采用校正決定系數(shù)(R2c)、驗證決定系數(shù)(R2v),、校正相關(guān)系數(shù)(Rc),、驗證相關(guān)系數(shù)(Rv)、校正均方根誤差(RMSEC),、驗證均方 根 誤 差(RMSEV) 和 相 對 分 析 誤 差(RPD)等參數(shù),,決定系數(shù)與相關(guān)系數(shù)是預(yù)測值與使用化學(xué)方法檢測出的真值樣本集相關(guān)性的標(biāo)準(zhǔn),通常 R2c,、R2v,、Rc、Rv 越大時,,認(rèn)為所建模型效果越好,;RMSEC 和 RMSEV 是校正集與驗證集的預(yù)測值和使用化學(xué)方法檢測出的真值之間差異大小的量度,RMSEC 和 RMSEV 越小,,認(rèn)為所建模型性能越優(yōu),;RPD 是衡量模型可靠性的指標(biāo),當(dāng) RPD>3,,認(rèn)為所建立的預(yù)測模型可靠性較高,,3>RPD>2.5,認(rèn)為模型可用于分析,;RPD<2.5 時,,則表明模型分析難以進行。
定性模型評價指標(biāo)
近紅外光譜技術(shù)在定性分析中多用于樣品分類,,常用判定指標(biāo)有正確率,、敏感性、特異性等,。
相關(guān)檢測設(shè)備
從采樣現(xiàn)場到實驗室快速無損檢測樣品的指標(biāo),,主要包括水分、脂肪,、蛋白,、灰分等。可以幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)過程,,控制最終產(chǎn)品質(zhì)量,,提升利潤。近紅外光譜儀檢測過程無需化學(xué)試劑,,可大大降低實驗室濕化學(xué)成本,。檢測快速,,可大大減少操作人員的勞動力,,降低使用門檻,節(jié)約管理費用,。
▲ 步琦近紅外光譜儀 ProxiMate
防水型不銹鋼外殼,,入口防護等級為 IP69,可進行高壓管沖洗,,即使是苛刻的工作環(huán)境也能滿足
多種即時可用的預(yù)校準(zhǔn),,適用性廣泛
直觀的現(xiàn)觸摸屏界面,簡單,、明了
樣品使用磁耦合驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)器,,分析完成后該裝置可拆除,輕松清潔
允許用戶利用近紅外光,,可見光或?qū)煞N信號結(jié)合來提高測量性能和全面評估樣品,,從而使其測量性能達(dá)到較大化
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相關(guān)模型參數(shù)
Product | Parameter | Range | Spectra | SEP |
Maize | Starch | 16-76% | 655 | 3.5 |
Maize | Fat | 3.14 -5.35 | 298 | 0.2 |
Maize | Protein | 6-21% | 682 | 1.3 |
Maize | Moisture | 7-13% | 682 | 0.5 |
Maize | Ash | 1-8% | 307 | 0.04 |
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