近红外光谱对葡萄糖度的无损检测研究开题报告

 2022-01-26 10:54:18

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

葡萄是栽培历史最久的植物之一,葡萄的栽培范围广,栽培品种多。我国开始栽培葡萄是在汉朝张骞通西域之后,2012年我国葡萄的栽培面积及产量分别位居世界第四位和首位[1]。由于品种多,产地广,富含葡萄多酚等营养成分,葡萄成为深受国民乃至全世界人们喜爱的现食果品之一。葡萄的产后处理、品质鉴定检测一直是农产品加工研究的重要课题,葡萄的含糖量也是葡萄品质评定的重要指标,但传统的葡萄含糖量的检测方法需将葡萄浆果捣碎取葡萄汁再进行糖含量的测定,这样不仅耗时费力,对葡萄造成损害,而且由于取样分析时间长,难免造成样品变质而导致较大的人为误差产生。采用近红外光谱技术可实现水果和果汁内部品质的快速无损检测[2]

近红外光谱的光谱区域范围是12000-4000 cm-1(800-2500 nm),是一种快速简便非破坏性的分析检测方法。可充分利用全谱或多波长下的光谱数据进行定性或定量分析。由于近红外光谱技术分析具有速度快、效率高、成本低等特点,已经被越来越多地应用于农产品品质分析,如fei liu等人利用可见/近红外光谱技术对不同发酵液制品中可溶性固形物含量进行了检测[3-5]; wenjiang dong对中国山楂中的总糖、总酸、总抗氧化活性、总酚四种化学成分利用近红外进行了直接测定[6]

参考文献:

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2. 研究的基本内容和问题

本课题研究的主要内容为葡萄浆果糖度的测定,所选用的葡萄为夏黑葡萄和红宝石葡萄,选取云南夏黑葡萄80串,烟台红宝石葡萄40串(两种葡萄均成熟于2015年10-11月)。从每串夏黑葡萄上随机选取10粒(共800个)葡萄浆果,每串红宝石葡萄上随机选取25个(共1000个)葡萄浆果进行近红外光谱检测及手持糖度仪(以brix记,精确到0.1)测定。

其研究的主要目的:(1)检验利用nir光谱预测不同种类葡萄浆果内部糖度的可行性;(2)对不同仪器的测定效果进行对比;(3)比较预测模型,获取最佳的校正模型。

应用近红外光谱技术的关键在于如何从光谱数据中获得有用的信息。近几年,随着对分子结构的深入研究,化学计量学成为近红外光谱分析的有效工具,能对数据能进行定量和定性分析,本课题拟通过对两个葡萄品种(夏黑、红宝石)的光谱数据进行化学计量学建模完成对葡萄糖度的预测。

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3. 研究的方法与方案

本课题主要运用近红外光谱技术测量葡萄浆果糖度,所选用的仪器主要有SupNIR-1000近红外设备(SupNIR-1000, Focused Photonics Inc., China)和VECTOR 22/N 近红外设备(VECTOR 22/N, Bruker Optics, Ettlingen, Germany),两种近红外仪器均采用漫反射模式进行光谱采集。拟对两个葡萄品种(夏黑、红宝石)的所有数据进行化学计量学建模。拟采用的光谱预处理方式包括:S-G平滑、1阶-2阶微分、移动平均平滑、多元散射校正MSC等,并对比结果。拟采用的光谱建模方式是偏最小二乘分析(PLS),并对比建模效果。

4. 研究创新点

传统的葡萄浆果含糖量的检测方法需将葡萄浆果捣碎取葡萄汁再进行糖含量的测定,这样不仅耗时费力,对葡萄造成损害,而且由于取样分析时间长,难免造成样品变质而导致较大的人为误差产生。近红外光谱技术分析具有速度快、效率高、成本低等特点,可实现水果和果汁内部品质的快速无损检测。

5. 研究计划与进展

2015年9月,完成课题的前期准备,包括查找相关资料、实验仪器的购买及调试、实验方案的制定等等。

2015年10-11月,夏黑葡萄和红宝石葡萄的成熟期,完成实验材料的采购并进行实验的操作,获得所有课题所需数据,同时对数据进行前期的整理。

2015年12-3月,对数据进行处理建模,获得实验结果并进行分析。

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