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(jì)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(jì)效益?；瘜W(xué)成分含量的測定已成為原料品質(zhì)評價(jià)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(jìn)行分析，但這些方法均會對樣本本身造成破壞，存在處理時(shí)間較長以及需要專業(yè)人員操作、儀器成本高等缺點(diǎn)。因此，探究一種可以對玉米進(jìn)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(shí)的前處理、無損耗、多成分同時(shí)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(jìn)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(jìn)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(jì)量法對近紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理及建立模型，將樣本的預(yù)測集通過模型進(jìn)行檢測，驗(yàn)證模型是否精準(zhǔn)，并對模型進(jìn)行評價(jià)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(qiáng)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(jìn)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(jià)指標(biāo)
定量模型評價(jià)指標(biāo)
評價(jià)近紅外光譜定量模型預(yù)測準(zhǔn)確性的實(shí)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(jià)預(yù)測模型一般采用校正決定系數(shù)（R2c）、驗(yàn)證決定系數(shù)（R2v）、校正相關(guān)系數(shù)（Rc）、驗(yàn)證相關(guān)系數(shù)（Rv）、校正均方根誤差（RMSEC）、驗(yàn)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(shí)，認(rèn)為所建模型效果越好；RMSEC 和 RMSEV 是校正集與驗(yàn)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(shí)，則表明模型分析難以進(jìn)行。
定性模型評價(jià)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(shí)驗(yàn)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?？梢詭椭髽I(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(shí)驗(yàn)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(fèi)用。
▲ 步琦近紅外光譜儀 ProxiMate
防水型不銹鋼外殼，入口防護(hù)等級為 IP69，可進(jìn)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(shí)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 |
步琦公司為您提供完整的玉米檢測解決方案，同時(shí)提供定制化服務(wù)和使用，歡迎用戶前往我司實(shí)地參觀考察。
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