高光谱成像快速检测壳聚糖涂膜草莓可溶性固形物

• 作者: 刘艺 玄冠涛 王永贤 邵园园 韩翔 高冲 高宗梅
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 农产品 无损检测 高光谱 壳聚糖涂膜 草莓 SSC
• 年，卷（期）: 2019,（18）
• 所属期刊栏目: 农产品加工工程
• 页码范围: 246-255
• 页数: 10页
• 分类号: TP391.4
• 字数: 6609字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.18.030

摘要

为了对壳聚糖涂膜草莓可溶性固形物含量(soluble solids content, SSC)进行快速检测,该文采用高光谱成像仪(400～1 000 nm)对0,0.5%,1% 浓度的壳聚糖(chitosan, CTS)涂膜草莓分别储藏1,2,4 d后进行成像,并测量样本SSC.通过分析SSC发现,0.5%和1%壳聚糖涂膜草莓,其SSC随着储藏天数的增加均高于0浓度壳聚糖涂膜草莓,说明了0.5% 和1% 壳聚糖涂层抑制了草莓中SSC的降低,能够延长草莓的新鲜口味.随后采用蒙特卡罗-偏最小二乘法(monte carlo-partial least squares, MCPLS)对异常样本进行剔除.对剔除异常样本后的光谱数据进行不同预处理,以确定最优的预处理方法.为提高运行速度和降低数据维数,采用竞争性自适应权重取样法(competitive adaptive reweighted sampling, CARS)和连续投影算法(successive projections algorithm, SPA)进行特征波段选择.最后,采用偏最小二乘回归(partial least square regression, PLSR)和支持向量回归(support vector regression, SVR)法建立回归模型.最终结果表明:SPA-SVR模型效果最佳,0浓度的壳聚糖涂膜的草莓,建模集精度R2 c为0.865,预测集精度R2 v为0.835;0.5%浓度的壳聚糖涂膜的草莓,建模集精度R2 c为0.808,预测集精度R2 v为0.799;1% 浓度的壳聚糖涂膜的草莓,建模集精度R2 c为0.834,预测集精度R2 v为0.875.对储藏第4天的部分样本图像进行主成分分析(principal component analysis, PCA),结果显示除第二主成分图像(PC2)中有部分噪声影响外,PC1和PC3均能完整反映草莓信息,且PC3图像明显呈现出不同浓度壳聚糖涂膜草莓的褐变程度,说明不同浓度的壳聚糖涂膜也会对草莓货架期产生不同影响.综上说明利用高光谱成像技术可以实现壳聚糖涂膜草莓SSC快速检测,有效指导草莓保鲜处理.