一种基于近红外光谱技术的水磨糯米粉水分的快速检测方法技术

本发明专利技术属于食品检测技术领域，涉及一种基于近红外光谱技术的水磨糯米粉水分的快速检测方法；首先采集不同的水磨糯米粉样本，利用近红外光谱仪采集样本的光谱信息，该光谱含有糯米粉的水分信息，再分别采用直接干燥法测水分含量；接下来分别对光谱信息进行多项式平滑算法、一阶导算法、二阶导算法、标准正态变量变换或多元散射校正预处理，筛选出最优预处理方法，建立预处理后的光谱信息与水分含量的一一对应关系；再结合竞争性自适应重加权算法筛选特征波长，以此建立糯米粉水分的检测模型，并运用该模型实现同类未知水磨糯米粉样本水分的检测；本发明专利技术的样本无需复杂的前处理，同时具备检测速度快、操作简单方便、检测准确率高的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于近红外光谱技术的水磨糯米粉水分的快速检测方法


[0001]本专利技术属于食品检测
，具体涉及一种基于近红外光谱技术的水磨糯米粉水分的快速检测方法。

技术介绍

[0002]糯米粉是以糯米为原料，经过洗米、脱水、干燥、干磨、过筛、包装等工艺制成。在加工的过程中，由于没有经过浸泡工序，磨粉的过程中，无法粉碎的很细，白度不好，产品比较偏硬。水磨糯米粉和糯米粉相比，香软细滑，白度好，光泽度好。水磨糯米粉是以柔软、韧滑、香糯而著称。它可以制作汤团、元宵之类食品和家庭小吃，以独特的风味畅销全中国。其中，水磨糯米粉虽不是直接可食产品，通常作为家庭糕点和各种风俗食品的重要原料之一，深受大众的喜爱。然而水磨糯米粉因其自身特性，随着储存时间的增加，水磨糯米粉对环境温湿度敏感，易吸湿变潮，导致糯米粉流动性变差，甚至结块，以及许多商家对过期后的糯米粉重打标签继续上架，并且许多厂家以次充好，在糯米粉中掺入籼米，无法确定真正的糯米含量，严重危害消费者的权益和身体健康。因此对于水磨糯米粉的水分实时检测迫在眉睫。
[0003]随着我国居民的生活水平逐步提高，人们对于水磨糯米粉品质判断已从以前的感官指标：色泽洁白，无发霉变质的现象，无异味等外观品质转变到同时关注水磨糯米粉的内外品质，对水磨糯米粉的品质评判应从外形、口感及营养成分等多个内外品质指标综合评价，其中水磨糯米粉水分主要通过检测水磨糯米粉的直链淀粉含量、酸度、水分等指标评判。如直链淀粉含量是确定水磨糯米粉中是否掺有籼米的重要指标，同时水分含量的高低不仅影响到干物质的含量从而涉及消费者的利益，而且是影响水磨糯米粉安全储存的关键因素之一，水分过高会导致微生物生长繁殖加快，如霉菌酵母菌，使得水磨糯米粉中的酸度增加，不仅影响消费者的口感，降低糯米粉的品质，甚至可能影响人体健康；因此，亟需提供一种水磨糯米粉水分的快速检测方法，以便根据水磨糯米粉的水分等相关参数，结合相应的指标判断水磨糯米粉的储存时间。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种快速实时的水磨糯米粉水分检测新方法。本专利技术通过近红外光谱仪器采集水磨糯米粉的光谱信息，该光谱含有大量的水磨糯米粉的水分信息。首先采集水磨糯米粉的光谱信息，然后采用化学计量学结合理化实验得到的理化值建立不同模型，筛选出最佳波段以及最优模型来反映出水磨糯米粉的水分信息。
[0005]对所建立的模型观测效果进行评估时，随机选取糯米粉样本的2/3作为训练组，用于模型的建立，剩余的1/3作为验证组，用于模型预测结果的检验。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007](1)水磨糯米粉样本的制备：选取不同时间生产的n个水磨糯米粉样本，放置生物恒温箱中保存；所述n为正整数；
[0008](2)水磨糯米粉光谱的采集：首先采集步骤(1)中选取的n个水磨糯米粉样本的光谱信息；并通过国标GB 5497-85(105℃恒重法)，检测得到n个水磨糯米粉样本的水分的实测值；
[0009](3)水磨糯米粉光谱的预处理和特征波长提取：分别对步骤(2)采集到的n个水磨糯米粉光谱信息进行光谱的预处理；并将步骤(2)中利用国标方法检测到的水分实测值作为理化值，建立预处理后的光谱信息和理化值的一一对应关系，即通过光谱信息可知其相对应的理化值；再对预处理后的光谱信息采用不同的化学计量学方法筛选特征波长；
[0010](4)分类预测模型的建立和评价：以步骤(3)所筛选的特征波长采用CARS(竞争性自适应重加权算法)建立水磨糯米粉水分的检测模型；
[0011](5)运用步骤(4)建立水磨糯米粉水分的检测模型实现同类未知品质待测水磨糯米粉样本水分的检测：通过测定待测水磨糯米粉样本的光谱信息，然后代入步骤(4)已建立水磨糯米粉水分的检测模型，即可实现待测水磨糯米粉样本的水分检测。
[0012]优选的，步骤(1)中，所述n≥90，所述恒温是20～25℃。
[0013]优选的，步骤(2)中，所述采集n个水磨糯米粉样本的光谱信息是利用近红外光谱系统进行采集；所述近红外光谱系统包括光箱、近红外光谱仪、光源、光纤、积分球和计算机，其中近红外光谱仪和光源位于光箱内，且均通过光纤与积分球相连接；所述近红外光谱仪通过数据线与计算机相连。
[0014]优选的，步骤(2)中，所述近红外光谱仪检测的波长范围为900nm-1700nm；所述光源为全波段的卤素灯光源。
[0015]优选的，步骤(2)中，所述的水磨糯米粉光谱的采集如下：将装有水磨糯米粉的比色皿放在积分球的前端，当光源通过光纤传输到积分球，通过积分球水平照射在装有水磨糯米粉的比色皿，再通过光纤将积分球中的漫反射光传输到近红外光谱仪，近红外光谱仪通过数据线将接收到的光谱信息传输到计算机中，最后在计算机显示出水磨糯米粉的光谱信息；所述的石英比色皿为方形的两面通光的比色皿。
[0016]优选的，步骤(3)中，所述预处理的方法为SG平滑(多项式平滑算法)、1st Der(一阶导算法)、2nd Der(二阶导算法)、SNV(标准正态变量变换)或MSC(多元散射校正)中的任意一种或多种。
[0017]优选的，步骤(3)中，所述化学计量学方法为ACO(蚁群算法)、GA-PLS(遗传偏最小二乘法)、SI-PLS(联合偏最小二乘法)、CARS(竞争性自适应重加权算法)中的任意一种。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术提供的一种基于近红外光谱技术的水磨糯米粉水分的快速检测方法，对漫反射得到的光谱信息进行特征波段提取，建立水磨糯米粉水分模型，以反映水磨糯米粉的水分，本专利技术检测时样本无需复杂的前处理，操作简单方便；与现有常规检测技术相比，国标GB5497-85 105℃恒重法检测时间为2小时左右，而本专利技术检测时间仅需几秒即可出结果，检测速度快，且检测误差不超过0.5，检测准确率高。
附图说明
[0020]图1是实例的近红外光谱系统的结构示意图。
[0021]图2是实例的近红外光谱系统的X射线图。
[0022]图3中A图表示所采集的水磨糯米粉样本的水分含量分别图；B图表示所采集的水磨糯米粉样本的酸度含量分布图。
[0023]图4是实例所采集的水磨糯米粉的的光谱信息：A图表示所采集的水磨糯米粉样本的原始光谱信息，B图表示所采集的水磨糯米粉样本的预处理SNV后的光谱信息。
[0024]图5是水磨糯米粉水分检测的软件窗口界面图。
[0025]图6是光谱信息CARS算法筛选结果：A图表示筛选了59个变量，B图表示筛选变量后建模效果。
[0026]其中，1-光源，2-近红外光谱仪，3-石英比色皿，4-积分球，5-光纤，6-数据线，7-计算机，8-光谱显示区，9-结果显示区。
具体实施方式
[0027]本专利技术对粉状食品水分的快速检测具有通用性，但粉类食品品种较多，本专利技术只选取了水磨糯米粉水分检测为实施实例，其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于近红外光谱技术的水磨糯米粉水分的快速检测方法，其特征在于，步骤如下：(1)水磨糯米粉样本的制备：选取不同时间生产的n个水磨糯米粉样本，放置生物恒温箱中保存；所述n为正整数；(2)水磨糯米粉光谱的采集：首先采集步骤(1)中选取的n个水磨糯米粉样本的光谱信息；并通过国标方法检测得到n个水磨糯米粉样本的水分的实测值；(3)水磨糯米粉光谱的预处理和特征波长提取：分别对步骤(2)采集到的n个水磨糯米粉光谱信息进行光谱的预处理；并将步骤(2)中利用国标方法检测到的水分实测值作为理化值，建立预处理后的光谱信息和理化值的一一对应关系，即通过光谱信息可知其相对应的理化值；再对预处理后的光谱信息采用不同的化学计量学方法筛选特征波长；(4)分类预测模型的建立和评价：以步骤(3)所筛选的特征波长采用竞争性自适应重加权算法建立水磨糯米粉水分的检测模型；(5)运用步骤(4)建立水磨糯米粉水分的检测模型实现同类未知品质待测水磨糯米粉样本水分的检测：通过测定待测水磨糯米粉样本的光谱信息，然后代入步骤(4)已建立水磨糯米粉水分的检测模型，即可实现待测水磨糯米粉样本的水分检测。2.根据权利要求1所述的基于近红外光谱技术的水磨糯米粉水分的快速检测方法，其特征在于，所述n≥90，所述恒温是20～25℃。3.根据权利要求1所述的基于近红外光谱技术的水磨糯米粉水分的快速检测方法，其特征在于，步骤(2)中，所述采集n个水磨糯米粉样本的光谱信息是利用近红...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁震，陈全胜，陈永华，史倩雯，李欢欢，林颢，欧阳琴，王兵，朱锁粉，王志敏，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：