果蔬维生素C含量的光谱快速无损检测方法技术

本发明专利技术为果蔬维生素Ｃ含量的光谱快速无损检测方法，涉及一种应用可见光和近红外漫反射光谱分析技术快速无损检测水果、蔬菜维生素Ｃ含量的方法，目前所采用的检测方法为破坏性检测，检测速度慢、效率低、成本高，本发明专利技术提供的技术方案具体步骤包括：样品采集、建模样品集选择、建模样品光谱采集、建模样品参考化学值测定、校正数学模型建立、校正数学模型验证和未知样品预测，本发明专利技术主要用于快速、高效地实现各类水果、蔬菜内部维生素Ｃ含量的无损检测，具有检测速度快，检测精度高，人为误差小，不需化学试剂，不污染环境，检测成本低的有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无损检测方法领域，尤其涉及一种应用光谱分析技术快速无损检测的方法。
技术介绍
近年来，随着水果、蔬菜产量的不断增加和人们生活水平的不断提高，消费者在选购果蔬时对果蔬的内部品质指标的要求越来越高，而维生素c作为一种重要的营养成分，无疑是消 费者挑选果蔬时的主要参考指标。而目前对果蔬维生素c的测定常以破坏性化学分析或使用昂贵的实验仪器分析为主，常见检测果蔬维生素C的方法主要有2, 6-二氯靛酚滴定法通过蓝色的2， 6-二氯靛酚溶液对含维生素C的果蔬样品酸性溶液 进行氧化还原滴定，开始时2,6-二氯靛酚蓝色溶液被还原为无色，当达到滴定终点时，多余 的2, 6-二氯靛酚蓝色溶液在酸性介质中呈现浅红色，由2, 6-二氯靛酚溶液用量计算样品中还 原型维生素C的含量。2,6-二氯靛酚滴定法虽然是我国水果、蔬菜维生素C含量测定的国家 标准方法(GB/T 6195-1986),但是测量过程需要进行水果打浆、定容、过滤、滴定、标定等 处理，测量结果受人为因素影响比较大，检测速度慢，检测效率低，而且需要购买昂贵的化 学试剂，检测成本高。2,4-二硝基苯肼法总抗坏血酸包括还原型、脱氢型和二酮古乐糖酸，通过活性炭将水 果样品中还原型抗坏血酸(维生素C)氧化为脱氢抗坏血酸，再与2,4-二硝基苯肼作用生成 红色脎，根据脎在硫酸溶液中的含量与总抗坏血酸含量成正比，进行比色定量。2,4-二硝基 苯肼法虽然是我国蔬菜、水果及其制品中总抗坏血酸测定的国家标准方法(GB/T 12392-1990)，但是测量过程需要进行水果打浆、定容、过滤、水浴、比色、绘制曲线等处理， 测量结果受人为因素影响比较大，检测速度慢，检测效率低，而且需要购买昂贵的化学试剂， 检测成本高。高效液相色谱法由高效液相色谱仪对果蔬果汁样品进行分析，果蔬样品中的维生素C 经草酸溶液迅速提取后，在反相色谱柱上分离测定。高效液相色谱法虽然是我国食品、饲料 中多种成分含量测定的国家标准方法(例如GB/T 19861-2005:食品中苏丹红染料的检测方 法；GB/T 17817-1999:饲料中维生素A的测定方法)，但是测量过程需要打浆、定容、过滤、 色谱分析等处理，并且得配备高效液相色谱仪、紫外检测器、积分仪等设备，因此此方法操 作复杂，使用的仪器昂贵，检测成本高，检测周期长。
技术实现思路
为了克服上述检测方法所存在的各种缺陷，本专利技术提供了 一种用光谱分析技术快速无损检测水果、蔬菜维生素c含量的方法。此方法不仅能实现快速无损检测果蔬维生素c的含量，而且不需要对样品进行化学预处理，不需要购买昂贵的化学试剂。从检测结果来看，本专利技术可以对果蔬维生素c含量进行快速、无损、有效和简便的检测。果蔬维生素C含量的光谱快速无损检测方法，包括以下步骤(1) 样品采集收集果蔬中有代表性的样品，尽量包括今后实际分析中所要求的样品 化学性质；(2) 建模样品集选择从有代表性的样品中选择浓度范围较广的样品作为数学建模的 样品集；(3) 建模样品光谱采集果蔬表面经简单处理后，每个样品在赤道部位每隔120度采 集一次光谱，取三次光谱求平均；(4) 参考化学值测定应用国家标准测定方法对已采集的果蔬样品进行内部品质维生 素C含量的测定；(5) 数学模型建立使用化学计量学中的多元校正方法，建立被测果蔬样品中维生素C 含量与吸收光谱之间的数学模型；(6) 校正模型验证取已知果蔬维生素C含量的样品，在相同条件下，测定其吸收光 谱，根据已建立的校正数学模型计算验证集中果蔬样品的维生素C含量，要求验证误差小于 10%;(7) 未知样品预测扫描未知样品光谱后，用已建数学模型及其光谱对果蔬样品维生 素C含量进行预测比较。(8) 确立校正后的数学模型。(9) 对待测样品进行光谱测定。(10) 将测得的光谱数据导入确定的数学模型。(11) 得到维生素c的含量。根据上述方案建立的检测装置中具有光纤探头，在光纤探头内具有光源，光纤探头装在可移动的安装架上，在光纤探头上装有手柄，手柄与光源照射到果蔬上光线的俯视角为45度， 手柄内装有接受反射光的的光纤传输线，光纤传输线与光谱仪连接，光谱仪通过数据电缆线与 具有光谱处理软件的计算机连接，所述光源、光谱仪和计算机经配套电源线与外接电源连接。光谱的采集范围为350-1800nm，属可见光和近红外光谱区，光源采用50W卤钨灯。 近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)是介于可见光(VIS)和中红外光 (MIR)之间的电磁波，按照美国试验和材料协会(ASTM)定义的近红外光谱区的波长范围为 780-2526mn (12820-3959cnT')。近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基 态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是含氢基团X-H (X=C、 N、 0)振动的倍频和合频吸收， 不同基团(如甲基、亚甲基、苯环等)或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强 度都有明显差别，近红外光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组 成与性质测量。可见光范围的光谱特征能反映水果样品的色泽、形状、质感等视觉特征。可 见光和近红外漫反射光谱的本质特征为快速无损检测果蔬维生素C含量奠定了理论基础。将已 知维生素C化学测量值的果蔬样品与其可见光和近红外漫反射光谱进行相关性数学建模，经过 模型适应性及可靠性验证后，只要测得未知果蔬样品的可见光和近红外漫反射光谱，将光谱 导入至所建数学模型，就可以实现快速无损检测水果样品维生素C含量的检测目的。 本专利技术解决其技术问题所采用的测试方案是一种建立在水果、蔬菜维生素C与光谱之间相互关系的水果、蔬菜维生素C含量的快速 无损检测方法；光谱仪通过双向并口电缆数据线与计算机相连，同时经配套电源线与外接电 源相连；可见光和近红外漫反射光纤连接在光谱仪和光源手柄上，使经果蔬内部漫反射出来 的光通过光纤传输至光谱仪中的检测器；光源固定于光纤探头内，光源俯视角为45度；固定 好果蔬、光源、光纤及光谱仪的相对位置，光源照射在用光纤探头支撑的果蔬表面，经果蔬 内部反射和散射，由光纤传输至光谱仪中的检测器，采集到果蔬样品的光谱图像，再通过光 谱处理软件转换成光谱基本数据，然后由化学计量学软件中多元校正方法将水果维生素C的 化学测量值和光谱基本数据进行数学关联，建立模型，经过校正，最后确定校正后的数学模 型。对需要测量的样品进行光谱测定，将测得的光谱导入确定的数学模型，最后得到样品的 维生素C含量。适合光谱快速无损检测果蔬维生素C含量的方法的水果可以为蜜桔、脐橙、苹果、梨、 草莓等，蔬菜可以为黄瓜、茄子、西红柿、芋头、土豆、萝卜、丝瓜等。 本专利技术与
技术介绍
相比较具有的有益效果是-(1) 分析速度快，光谱测定过程可在l秒钟内完成；(2) 果蔬样品不需预处理，达到无损测量；(3) 具有较高的精确度，减少人为误差；(4) 分析结果准确度逼近标准方法；(5) 不需化学试剂，降低检测成本，不污染环境；(6) 可以同时测定多种成分与指标。附图说明图1是本专利技术果蔬维生素C含量的光谱快速无损检测装置图； 图2是本专利技术的流程图3是南丰蜜桔三种不同品种的典型建模样品原始平均光谱曲线图； 图4是90个南丰蜜桔建模样品校正与内本文档来自技高网...

【技术保护点】
果蔬维生素Ｃ含量的光谱快速无损检测方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：　（１）样品采集：收集果蔬中有代表性的样品，尽量包括今后实际分析中所要求的样品化学性质；　（２）建模样品集选择：从有代表性的样品中选择浓度范围较广的样品作为数学建模的样品集；　（３）建模样品光谱采集：果蔬表面经简单处理后，每个样品在赤道部位每隔１２０度采集一次光谱，取三次光谱求平均；　（４）参考化学值测定：应用国家标准测定方法对已采集的果蔬样品进行内部品质维生素Ｃ含量的测定；　（５）数学模型建立：使用化学计量学中的多元校正方法，建立被测果蔬样品中维生素Ｃ含量与吸收光谱之间的数学模型；　（６）校正模型验证：取已知果蔬维生素Ｃ含量的样品，在相同条件下，测定其吸收光谱，根据已建立的校正数学模型计算验证集中果蔬样品的维生素Ｃ含量，要求验证误差小于１０％；　（７）未知样品预测：扫描未知样品光谱后，用已建数学模型及其光谱对果蔬样品维生素Ｃ含量进行预测比较。　（８）确立校正后的数学模型。　（９）对待测样品进行光谱测定。　（１０）将测得的光谱数据导入确定的数学模型。　（１１）得到维生素Ｃ的含量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕德，孙旭东，陈兴苗，周培聪，饶洪辉，文建萍，蒋育华，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：36[]