甘蔗清汁锤度的近红外光谱定量分析.pdfVIP

甘蔗清汁锤度的近红外光谱定量分析* 潘 陈星旦1，2 涛1李仕萍1罗运平1黄泳1黄富荣1 摘要丰文采用近红外透射光谱分析技术，用博里叶变换型近红外光谱仪对83个甘蔗清 汁样品采集光谱，分别用光程为2mm、5mm、10mm样品池，并分别设置分辨率为4cm～、 度的定标模型。首先，在相同光程、相同分辨率和相同光谱预处理情况下，按照预测精度来遘 选波数范围，结果表明，不同的光程有不同的高精度波数范围，但是可以得到相近的分析精度。 其次，在相同光程、相同光谱{页处理和选用相同波数范围的情况下，分别计算不同分辨率对应 的分析结果，结果表明，不同分辨率可以得到相近的分析精度。最后，在相同光程、相同分辨 率和选用相同波教范围的情况下，分别计算采用原始光谱、一阶导数光谱和二阶导数光谱的分 析精度，结果表明，采用原始光谱的分析效果普遍较差，而采用一阶导数光谱或二阶导数光谱， 只要选取到适当的光滑化点数和次数，两者的分析效果是相近的。 关键词近红外光谱；偏最小二乘法；光程；分辨率；光谱预煲理；波数范围；甘蔗；清 汁；锤度 随着计算机技术和化学计量学的发展，现代近红外光谱(NIR)分析技术以其分析速度 快、效率高、成本低、非破坏性和易于实现在线分析等优点，已在农业、食品、医药、烟 草、石油化工等行业中得到广泛应用【1。J。在甘蔗制糖行业，为了科学地、有效地管理生 产，需要进行生产过程品质分析，包括锤度、转光度、简纯度、还原糖、色度和浊度等，其 中锤度是一项重要指标，从甘蔗原料的初汁到制糖中间过程的混汁、清汁、糖浆、糖膏、废 蜜等，均需测量锤度，用于甘蔗的收购计价和制糖过程检测等。近年来国内外已经有利用近 红外光谱技术进行甘蔗蔗汁品质分析的初步研究1“llJ。他们建立了锤度、蔗糖分、还原糖 等甘蔗蔗汁品质定量分析的定标模型，所获得的近红外定量分析结果有较高的准确性，可以 替代常规分析方法。众所周知，—个优秀的近红外数学模型必须具有稳定性、可靠性和动态 适应性，必须能够适应光谱测定条件(如光程、分辨率)、光谱预处理方法、波长选择方法、 化学计量学校正方法等诸多因素变化。因此还需要做更深入的方法优化研究。 本文采用近红外透射光谱分析技术，用傅里叶变换型近红外光谱仪对83个甘蔗清汁样 蔗清汁锤度的定标模型。首先，在相同光程、相同分辨率和相同光谱预处理(一阶导数)情况 *基金项目：教育部科学技术研究重点项目(No．106154)，教育部留学回国人员科研启动基金项目，暨南大学引进优 秀人才科研启动基金项目。 jnil．edu．饥o 517 下，按照预测精度来遴选波数范围，结果表明，不同的光程对应有不同的高精度波数范围， 但是可以得到相近的分析精度。其次，在相同光程、相同光谱预处理(一阶导数)和选用相同 波数范围的情况下，分别计算不同分辨率对应的分析结果．结果表明，不同分辨率可以得到 相近的分析效果。最后，在相同光程、相同分辨率和选用相同波数范围的情况下，分别计算 采用原始光谱、一阶导数光谱和二阶导数光谱的分析结果，结果表明，采用原始光谱的分析 效果普遍较差，而采用一阶导数光谱或二阶导数光谱，只要选取到适当的光滑化点数，两者 的分析效果足相近的。这些结果对于建立和完善近 22 2l 口定标样品 红外数学模型有深刻意义，对于我国自主开发甘蔗 范围i14．04～18．51 20 平均值=15．74 制糖的近红外快速检测仪也有重要的指导意义。 19 方差2n衄 口 18 1材料与方法 口 捌17 鎏16 1．1实验材料 15 广西某糖厂的甘蔗清汁样品83个，利用常规 14