近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速精確檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法。該方法包括：S1：收集稻米樣品；S2：采用標(biāo)準(zhǔn)方法測定稻米中直鏈淀粉的含量；S3：利用近紅外光譜儀采集樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)S4：近紅外光譜的預(yù)處理；S5：將近紅外光譜數(shù)據(jù)與用標(biāo)準(zhǔn)方法測定的直鏈淀粉值相關(guān)聯(lián)，建立近紅外校正模型；S6：對近紅外校正模型進(jìn)行外部驗(yàn)證；S7：將采用標(biāo)準(zhǔn)方法測定的直鏈淀粉值，利用近紅外校正模型得到的預(yù)測值和可見光分析儀測得的顏色值相關(guān)聯(lián)，建立綜合校正模型；S8：對綜合校正模型進(jìn)行外部驗(yàn)證。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：分析速度快、效率高、成本低且對環(huán)境不造成任何污染等特點(diǎn)，可為稻米的品質(zhì)分析、控制稻米品質(zhì)提供可靠依據(jù)。
【專利說明】近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種利用近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全球稻米總產(chǎn)量的90%用于人類直接消費(fèi)，而與消費(fèi)者直接相關(guān)的是稻米的食用及營養(yǎng)品質(zhì)。直鏈淀粉作為影響稻米的食味、膨脹率、吸水率，米飯的顏色、光澤、粘性及硬度等特性決定了稻米的質(zhì)量。直鏈淀粉含量通常采用比色法測定，而測定一個(gè)樣品至少需幾個(gè)小時(shí)，不適于測量大批量稻米的直鏈淀粉含量。因此需要找到一種快速精確檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法，為稻米的品質(zhì)分析和品質(zhì)控制提供可靠依據(jù)。
[0003]近年來，近紅外光譜技術(shù)在化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛。在農(nóng)作物方面，近紅外技術(shù)已經(jīng)能夠快速檢測稻米的水分、蛋白質(zhì)含量，但在測量稻米直鏈淀粉含量上還未能代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法測量。日本專利11-304698公布了一種用近紅外光譜檢測精米直鏈淀粉含量的方法，該方法只是從模型建立方面改進(jìn)檢測精米直鏈淀粉的準(zhǔn)確率，未能代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法檢測精米的直鏈淀粉含量。中國專利ZL01140315.2公布了一種對谷物進(jìn)行品質(zhì)檢測的方法及其裝置，采用的是890納米至1100納米的近紅外光譜信息，主要檢測谷物中的蛋白質(zhì)、油脂、淀粉和水分等成份的含量，但僅僅使用近紅外光檢測淀粉的含量經(jīng)試驗(yàn)研究表明準(zhǔn)確率不高，難以代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法。通過 申請人:探索、研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合近紅外光譜和可見光分析儀可實(shí)現(xiàn)稻米中直鏈淀粉含量的快速精確檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種利用近紅外光譜和可見光分析儀檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法。
[0005]本發(fā)明提供的是一種利用近紅外光譜和可見光分析儀檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法，包括如下步驟.[0006]S1:收集稻米樣品三組，第一組用于建立近紅外校正模型；第二組用于建立綜合校正模型；第三組用于驗(yàn)證近紅外校正模型和綜合校正模型的準(zhǔn)確性；
[0007]S2:采用標(biāo)準(zhǔn)或認(rèn)可的參考方法測定稻米中直鏈淀粉的含量；
[0008]S3:利用近紅外光譜儀采集所收集樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)；
[0009]S4:近紅外光譜的預(yù)處理；
[0010]S5:將第一組稻米中每個(gè)樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)與用標(biāo)準(zhǔn)方法測定的直鏈淀粉值相關(guān)聯(lián)，利用化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件建立近紅外校正模型；
[0011]S6:第三組稻米樣品對近紅外校正模型進(jìn)行外部驗(yàn)證；
[0012]S7:將第二組稻米樣品采用標(biāo)準(zhǔn)參考方法測定的直鏈淀粉值，利用近紅外校正模型得到的預(yù)測值和可見光分析儀測得的顏色值相關(guān)聯(lián)，用化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件建立綜合校正模型；
[0013]S8:第三組稻米樣品對綜合校正模型進(jìn)行外部驗(yàn)證。
[0014]上述步驟S2中利用自動分析儀檢測稻米中直鏈淀粉的含量；
[0015]上述步驟S3中所述近紅外波長為850-1045nm，用近紅外光譜儀對稻米掃描步驟中，掃描方式為連續(xù)波長近紅外掃描；所用的光譜信息為吸光度值；
[0016]上述步驟S4近紅外光譜預(yù)處理步驟中，預(yù)處理方法為二階求導(dǎo)方法；
[0017]上述步驟S5將第一組稻米中每個(gè)樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)與用標(biāo)準(zhǔn)方法測定的直鏈淀粉值相關(guān)聯(lián)，利用Unscrambler V9.5軟件中的偏最小二乘法(PLS)建立近紅外校正模型；
[0018]上述步驟S6中用第三組稻米對近紅外校正模型進(jìn)行外部驗(yàn)證，驗(yàn)證近紅外校正模型的準(zhǔn)確性，驗(yàn)證前需要對這組稻米的光譜進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理方法同步驟S4 ；
[0019]上述步驟S7將第二組稻米采用標(biāo)準(zhǔn)參考方法測定的直鏈淀粉值，利用近紅外校正模型得到的預(yù)測值和利用可見光分析儀ES-1000測得的顏色值相關(guān)聯(lián)，利用Unscrambler V.9.5軟件中的多元線性回歸算法(MLR)建立綜合校正模型:
[0020]AC = b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4+b5x5+b6x6+b7x7+b8x8+b9x9+b10x10+b11x11+b12x12+b13x13+b14x14+b15x15
[0021]其中:AC表示直鏈淀粉含量，Idci是常數(shù)項(xiàng)，h為第j (j = 1、2.....15)個(gè)判別變量
的判別系數(shù)，X1是步驟S7中描述的第二組稻米利用步驟S5中的近紅外校正模型得到的預(yù)測值，X2至X15是可見光分析儀測得的顏色值，X2:RG0、為紅/綠的反射率，X3:RG3、紅/綠的透射率，X4:Hue、頂面和底面的色彩相位平均值，X5:Chroma、亮度的程度，X6:Whiteness、轉(zhuǎn)換從反射率到透射率的白度信號，x7:R1、從頂面檢測米粒的紅光的反射率，x8:G1、從頂面檢測米粒的綠光的反射率，x9:B1、從頂面檢測米粒的藍(lán)光的反射率，x10:R2、從底面檢測米粒的紅光的反射率，X11:G2、從底面檢測米粒的綠光的反射率，x12:B2、從底面檢測米粒的藍(lán)光的反射率，X13:R3、檢測米粒的紅光的透射率，x14:G3、檢測米粒的綠光的透射率，x15:B3、檢測米粒的藍(lán)光的透射率；
[0022]本發(fā)明提供的是利用近紅外光譜和可見光分析儀測定稻米中直鏈淀粉含量的方法，此方法快速、準(zhǔn)確、操作簡單。整個(gè)測試過程只需要不到2分鐘，而直接測定稻米中一個(gè)樣品直鏈淀粉含量的方法需要至少2小時(shí)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為利用近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的流程圖；
[0024]圖2為第一組稻米經(jīng)過預(yù)處理后的近紅外光譜圖；
[0025]圖3為第三組稻米樣品利用綜合校正模型計(jì)算得到的預(yù)測值和利用標(biāo)準(zhǔn)方法測定的測定值之間的關(guān)系散點(diǎn)圖。
[0026]具體實(shí)施方法
[0027]以下提供利用近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法的【具體實(shí)施方式】。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]步驟S1:收集稻米樣品三組；[0030]第一組:收集2008年到2010年收獲的稻米樣品，共計(jì)325個(gè)樣品建立近紅外校正模型；第二組:2010年收獲的111個(gè)樣品建立綜合校正模型；第三組:2009年，2010年收獲的57個(gè)樣品驗(yàn)證近紅外模型和綜合校正模型的準(zhǔn)確性；
[0031]步驟S2:采用自動分析儀測定稻米中的直鏈淀粉含量；
[0032]直鏈淀粉含量的測定采用自動分析儀測定；最終所有樣品的直鏈淀粉含量的測定結(jié)果如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種用近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法，其具體步驟為: S1:收集稻米樣品三組，第一組用于建立近紅外校正模型；第二組用于建立綜合校正模型；第三組用于驗(yàn)證近紅外校正模型和綜合校正模型的準(zhǔn)確性； S2:采用標(biāo)準(zhǔn)或認(rèn)可的參考方法測定稻米中直鏈淀粉的含量； S3:利用近紅外光譜儀采集所收集樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)； S4:近紅外光譜的預(yù)處理； S5:將第一組稻米中每個(gè)樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)與用標(biāo)準(zhǔn)方法測定的直鏈淀粉值相關(guān)聯(lián)，利用化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件建立近紅外校正模型； S6:第三組稻米樣品對近紅外校正模型進(jìn)行外部驗(yàn)證； S7:將第二組稻米樣品采用標(biāo)準(zhǔn)參考方法測定的直鏈淀粉值，利用近紅外校正模型得到的預(yù)測值和可見光分析儀測得的顏色值相關(guān)聯(lián)，用化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件建立綜合校正模型； S8:第三組稻米樣品對綜合校正模型進(jìn)行外部驗(yàn)證。
2.如權(quán)力要求I所述的用近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法，其特征在于，上述步驟S3中所述近紅外波長為850-1045nm，用近紅外光譜儀對稻米掃描步驟中，掃描方式為連續(xù)波長近紅外掃描；所用的光譜信息為吸光度值。
3.如權(quán)力要求I所述的用近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法，其特征在于，上述步驟S4近紅外光譜預(yù)處理步驟中，預(yù)處理方法為二階求導(dǎo)方法。
4.如權(quán)力要求I所述的用近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法，其特征在于，上述步驟S5將第一組稻米中每個(gè)樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)方法測定的直鏈淀粉值相關(guān)聯(lián)，利用Unscrambler V9.5軟件中的偏最小二乘法(PLS)建立近紅外校正模型。
5.如權(quán)力要求I所述的用近紅外光譜和可見光分析儀快速檢測稻米中直鏈淀粉含量的方法，其特征在于，上述步驟S7將第二組稻米采用標(biāo)準(zhǔn)參考方法測定的直鏈淀粉值，利用近紅外校正模型得到的預(yù)測值和可見光分析儀測得的顏色值相關(guān)聯(lián)，利用UnscramblerV9.5軟件中的多元線性回歸算法(MLR)建立綜合校正模型:
AC — bo+bj X1+b2x2+b3x3+b4x4+b5x5+b6x6+b7x7+b8x8+b9x9+b J0Xic^b1 Ab12X12+!^ I3X13+b J4X1^b15X15 其中:AC表示直鏈淀粉含量，Idci是常數(shù)項(xiàng)，bj為第j(j = 1、2.....15)個(gè)判別變量的判別系數(shù)，X1是步驟S7中描述的第二組稻米利用步驟S5中的近紅外校正模型計(jì)算得到的預(yù)測值，X1至X15是可見光分析儀測得的顏色值，X2:RG0、紅/綠的反射率，X3:RG3、紅/綠的透射率，X4:Hue、頂面和底面的色彩相位平均值，X5:Chroma、亮度的程度，X6:Whiteness、轉(zhuǎn)換從反射率到透射率的白度信號，x7:R1、從頂面檢測米粒的紅光的反射率，x8:G1、從頂面檢測米粒的綠光的反射率，x9:B1、從頂面檢測米粒的藍(lán)光的反射率，x10:R2、從底面檢測米粒的紅光的反射率，X11:G2、從底面檢測米粒的綠光的反射率，x12:B2、從底面檢測米粒的藍(lán)光的反射率，X13:R3、檢測米粒的紅光的透射率，x14:G3、檢測米粒的綠光的透射率，x15:B3、檢測米粒的藍(lán)光的透射率。
【文檔編號】G01N21/25GK103575689SQ201310500940
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】李 瑞, 傅隆生 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)