CN112098357B - 一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了草莓感官品质等级无损检测技术领域的一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法,可以快速、准确的检测草莓粉中a*值、硬度、糖酸比的含量,根据其含量评价草莓的感官品质等级,评价结果客观,不受评价者的主观因素影响。包括:获取草莓样品并分组;建立模糊数学综合评价体系,对第一样品组进行评价,得出感官品质等级;测定第一样品组理化指标;筛选出关键品质指标;构建感官品质等级Fisher判别模型;对第二样品组进行近红外光谱测定,获取近红外光谱信息;测定第二样品组的关键品质指标;构建基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型;构建基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型,用于评价草莓感官品质等级。
Description
技术领域
本发明属于草莓感官品质等级无损检测技术领域,具体设计一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法。
背景技术
草莓为蔷薇科、草莓属植物,原产于欧洲,二十世纪传入我国。草莓鲜美可口、营养丰富,含有果糖、柠檬酸、苹果酸、水杨酸、氨基酸、维生素C、维生素A以及钙、磷、铁等矿物质。草莓在世界小浆果生产中居于首位,草莓的全球消费量逐年递增,商业价值高,但是由于产地、品种、种植条件等多种因素,草莓的质量不均,个体间差异较大。这使得市场交易中存在极大不便。没有水果品质评价体系,水果交易市场很难规模化。传统的草莓品质评价方法为单一的感官评价,相对粗放、没有数字化的水果口感评价,评价结果依赖从业人员的经验,结果易受主观因素的影响。
发明内容
为解决现有技术中的不足,本发明提供一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法,可以快速、准确的检测草莓粉中a*值、硬度、糖酸比的含量,根据其含量评价草莓的感官品质等级,评价结果客观,不受评价者的主观因素影响。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法,包括:a、获取同一品种不同成熟度的草莓,并逐个编号,将这些草莓分为第一样品组和第二样品组;b、建立模糊数学综合评价体系,对获取的第一样品组中的草莓进行感官评价,得出感官品质等级;c、测定第一样品组中所有草莓的理化指标;d、对各理化指标进行统计分析,与感官品质等级进行相关性分析,筛选出草莓等级评价的关键品质指标;e、基于关键品质指标,构建感官品质等级Fisher判别模型;f、对第二样品组中的所有草莓进行近红外光谱测定,获取近红外光谱信息;g、测定第二样品组中的所有草莓的关键品质指标;h、结合第二样品组中的所有草莓的关键品质指标和近红外光谱信息,构建基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型;i、结合感官品质等级Fisher判别模型和基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型,构建基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型,用于评价草莓感官品质等级;j、基于近红外光谱技术,提取待测草莓的全波段积分球漫反射近红外光谱信息,导入构建的基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型中,即可获得待测草莓的感官品质等级。
进一步地,所述构建基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型,具体为:
h1、将第二样品组中的草莓分为建模集和预测集;h2、分别对建模集和预测集中草莓样品的近红外光谱进行预处理;h3、对建模集中的经过预处理后的近红外光谱信息和关键品质指标的化学值进行拟合光谱处理,建立偏最小二乘法(PLS)预测模型,通过比较模型建模集决定系数Rc 2、建模集均方根误差RMSEC、预测集决定系数Rp 2、预测集均方根误差RMSEP、预测集的标准差与均方根误差的比值RPD衡量模型的质量,筛选关键品质指标的最佳预测模型;h4、将预测集在近红外光谱预测模型中进行验证,进一步验证模型性能;
进一步地,所述理化指标包括:草莓样品的L*、a*、b*值,硬度,可溶性固形物,可溶性糖,可滴定酸和糖酸比;其中,L*表示亮度值,a*表示红绿值,b*表示黄蓝值。
进一步地,所述关键品质指标包括a*值、硬度、糖酸比。
进一步地,采用所述感官品质等级Fisher判别模型,“章姬”草莓的判别式如下:
y1=-208.093+1.515×a*值+3.24×硬度+18.955×糖酸比;
y2=-144.276+1.28×a*值+3.251×硬度+15.645×糖酸比;
y3=-106.888+1.072×a*值+3.707×硬度+13.237×糖酸比;
其中,y1表示一等,y2表示二等,y3表示三等。
进一步地,采用所述感官品质等级Fisher判别模型,“红颜”草莓的判别式如下:
y1=-79.244+1.483×a*值+3.028×硬度+7.228×糖酸比;
y2=-58.465+1.361×a*值+3.962×硬度+5.504×糖酸比;
y3=-41.067+1.151×a*值+4.258×硬度+4.099×糖酸比。
进一步地,在步骤f中,近红外光谱测定采用积分球漫反射方式采集光谱,扫描参数为:扫描光谱范围10000-4000cm-1,扫描次数32次,分辨率4cm-1,每隔一小时采集一次背景光谱。
一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价系统,包括处理器和存储设备,所述存储设备中存储有多条指令,用于所述处理器加载并执行前述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行前述的方法。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果:
(1)本发明基于近红外光谱技术,在草莓的关键品质指标和近红外光谱信息之间建立联系,构建基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型,然后提取待测草莓的全波段积分球漫反射近红外光谱信息,导入构建的基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型中,即可获得待测草莓的感官品质等级;可以快速、准确的检测草莓粉中a*值、硬度、糖酸比的含量,根据其含量评价草莓的感官品质等级,评价结果客观,不受评价者的主观因素影响;
(2)本发明实现了对草莓感官品质的无损鉴别;传统的草莓品质检测需要感官评价实验或是各种化学试剂的前处理,对草莓品质造成损害且只能抽样检测,近红外光谱鉴别可对草莓进行检测,操作简单、对环境不造成任何污染等特点,对测试者不需要具备专业知识,应用方便,适用于大批量检测草莓品质;
(3)本发明建立的基于近红外光谱的草莓品质等级评价方法对草莓的3个关键品质指标展现出了出色的预测精度,对草莓果实的感官品质等级也可以达到较为准确的预判,预判结果与感官实验得出的等级结果大致相同,为草莓品质标准化评价和草莓品质控制提供了新方法。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法的流程示意图;
图2是“章姬”草莓训练集样品的原始近红外光谱图;
图3是“红颜”草莓训练集样品的原始近红外光谱图;
图4是基于近红外光谱的“章姬”草莓a*值预测最优模型散点图;
图5是基于近红外光谱的“章姬”草莓硬度预测最优模型散点图;
图6是基于近红外光谱的“章姬”草莓糖酸比预测最优模型散点图;
图7是基于近红外光谱的“红颜”草莓a*值预测最优模型散点图;
图8是基于近红外光谱的“红颜”草莓硬度预测最优模型散点图;
图9是基于近红外光谱的“红颜”草莓糖酸比预测最优模型散点图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一:
如图1所示,一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法,包括:a、获取同一品种不同成熟度的草莓,并逐个编号,将这些草莓分为第一样品组和第二样品组;b、建立模糊数学综合评价体系,对获取的第一样品组中的草莓进行感官评价,得出感官品质等级;c、测定第一样品组中所有草莓的理化指标;d、对各理化指标进行统计分析,与感官品质等级进行相关性分析,筛选出草莓等级评价的关键品质指标;e、基于关键品质指标,构建感官品质等级Fisher判别模型;f、对第二样品组中的所有草莓进行近红外光谱测定,获取近红外光谱信息;g、测定第二样品组中的所有草莓的关键品质指标;h、结合第二样品组中的所有草莓的关键品质指标和近红外光谱信息,构建基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型;i、结合感官品质等级Fisher判别模型和基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型,构建基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型,用于评价草莓感官品质等级;j、基于近红外光谱技术,提取待测草莓的全波段积分球漫反射近红外光谱信息,导入构建的基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型中,即可获得待测草莓的感官品质等级。
步骤1,获取同一品种不同成熟度的草莓,并逐个编号,将这些草莓分为第一样品组和第二样品组;
本实施例,于南京市锁石生态园采摘“章姬”和“红颜”2个品种不同成熟度的新鲜草莓,挑选大小一致、无机械损伤、表面干净、非畸形的草莓分别作为样品进行编号及测定;
步骤2,建立模糊数学综合评价体系,对获取的第一样品组中的草莓进行感官评价,得出感官品质等级;结合中国农业部行业标准NY/T 444-2001草莓,建立如表1所示的草莓感官评价分级标准。选取10位同学组成感官评定小组,参照表1,运用模糊数学判定法,以色泽、质地、滋味为评价因素,分别对采摘的“章姬”和“红颜”草莓分别进行感官评价。评价标准如下:
表1草莓感官评价评定标准
建立模糊数学综合评价体系评价:评价对象集S={S1,S2,S3,......,Sn},其中S1为标号为1的样品,S2为标号为2的样品,S3为标号为3的样品,......,Sn为标号为n的样品。因素集U={u1,u2,u3},其中u1表示色泽,u2表示质地,u3表示滋味。即U={色泽,质地,滋味}。评语集V={V1,V2,V3},其中V1表示优,V2表示良,V3表示差,即V={优,良,差}。评价权重集W={W1,W2,W3},本实验依据表1草莓感官评价评定标准,即色泽30分、质地20分,滋味50分,作为权重系数的分配依据,色泽、质地、滋味的权重系数分别为0.3,0.2,0.5,总和为1,即权重集W={0.3,0.2,0.5}。模糊关系综合评判集Y=W×R,其中,Y为综合评判集,W为权重集,R为模糊矩阵。等级计算如下:
表2感官评价因素的等级赋值
感官评价综合得分T的计算公式如下:
T=Y×(92.5,72.5,30)
表3感官评价综合等级计算
评价等级 | 一等 | 二等 | 三等 |
数值范围 | 85分-100分 | 60分-85分 | <60分 |
步骤3,测定第一样品组中所有草莓的理化指标;包括:草莓样品的L*、a*、b*值,硬度,可溶性固形物,可溶性糖,可滴定酸和糖酸比;其中,L*表示亮度值,a*表示红绿值,b*表示黄蓝值。
草莓样品中L*、a*、b*值用色差计法测定;可溶性固形物用折光仪法测定;可溶性糖用蒽酮试剂法测定;可滴定酸用指示剂滴定法测定;硬度采用穿刺法,运用TA-XT Plus型质构仪,直径为6mm的圆型探头,参数设置:测前速度为60mm/min,触发力为0.4N,触发方式自动,检测速度为60mm/min,穿刺距离为5mm,回程速度为200mm/min,回程距离为80mm。最终所有样品的各理化指标含量的测定结果如下:
表4“章姬”草莓各品质指标的描述性统计
指标 | 平均值 | 极大值 | 极小值 | 极差 | 标准差 | 变异系数% |
L* | 41.4 | 63.1 | 22.4 | 40.7 | 8.0 | 19.28 |
a* | 32.6 | 51.3 | 0.2 | 51.1 | 10.8 | 33.26 |
b* | 23.2 | 37.0 | 11.1 | 25.9 | 4.8 | 20.69 |
硬度(N) | 2.863 | 7.272 | 0.914 | 6.358 | 1.3 | 45.17 |
SSC(%) | 10.0 | 12.7 | 6.9 | 5.8 | 1.0 | 10.09 |
可溶性糖(%) | 7.8 | 9.8 | 5.3 | 4.5 | 0.8 | 10.48 |
可滴定酸(%) | 0.52 | 0.67 | 0.35 | 0.32 | 0.1 | 10.37 |
糖酸比 | 15.2 | 22.9 | 9.5 | 13.4 | 2.3 | 15.42 |
表5“红颜”草莓各品质指标的描述性统计
步骤4,对各理化指标进行统计分析,与感官品质等级进行相关性分析,筛选出草莓等级评价的关键品质指标;确定的用于草莓等级评价的关键品质指标包括a*值、硬度、糖酸比3个品质指标。相关性分析结果如下表:
表6“章姬”草莓的品质等级与评价指标相关性分析结果
L* | a* | b* | 硬度 | SSC | 可溶性糖 | 可滴定酸 | 糖酸比 | D | |
L* | 1 | ||||||||
a* | -0.828** | 1 | |||||||
b* | -0.212* | 0.493** | 1 | ||||||
硬度 | 0.315** | -0.388** | -0.172 | 1 | |||||
SSC | -0.106 | 0.173 | -0.039 | -0.347** | 1 | ||||
可溶性糖 | -0.138 | 0.151 | 0.029 | -0.442** | 0.792** | 1 | |||
可滴定酸 | 0.308** | -0.283* | -0.129 | 0.222* | 0.151 | -0.253* | 1 | ||
糖酸比 | -0.362** | 0.381** | 0.139 | -0.554** | 0.667** | 0.777** | -0.796** | 1 | |
D | 0.389** | -0.663** | -0.125 | 0.625** | -0.317** | -0.343** | 0.412** | -0.848** | 1 |
注:D为草莓品质等级;**:P<0.01,*:P<0.05
表7“红颜”草莓的品质等级与评价指标相关性分析结果
注:D为草莓品质等级;**:P<0.01,*:P<0.05
步骤5,基于筛选出的关键品质指标,构建感官品质等级Fisher判别模型,对于2个品种的草莓,模型判别式及结果如下:
“章姬”草莓的判别式:
y1=-208.093+1.515×a*值+3.24×硬度+18.955×糖酸比;
y2=-144.276+1.28×a*值+3.251×硬度+15.645×糖酸比;
y3=-106.888+1.072×a*值+3.707×硬度+13.237×糖酸比;
其中,y1表示一等,y2表示二等,y3表示三等。;
“红颜”草莓的判别式:
y1=-79.244+1.483×a*值+3.028×硬度+7.228×糖酸比;
y2=-58.465+1.361×a*值+3.962×硬度+5.504×糖酸比;
y3=-41.067+1.151×a*值+4.258×硬度+4.099×糖酸比。
表8“章姬”草莓的Fisher判别模型的建立及验证结果
一等 | 二等 | 三等 | 准确率(%) | 总体准确率(%) | ||
一等 | 69 | 1 | 0 | 98.6 | ||
建模集 | 二等 | 3 | 65 | 2 | 92.9 | 96.2 |
三等 | 0 | 2 | 68 | 97.1 | ||
一等 | 28 | 2 | 0 | 93.3 | ||
预测集 | 二等 | 1 | 27 | 2 | 90.0 | 93.3 |
三等 | 0 | 1 | 29 | 96.7 |
表9“红颜”草莓的Fisher判别模型的建立及验证结果
一等 | 二等 | 三等 | 准确率(%) | 总体准确率(%) | ||
一等 | 66 | 4 | 0 | 94.3 | ||
建模集 | 二等 | 4 | 64 | 2 | 91.4 | 94.3 |
三等 | 0 | 2 | 68 | 97.1 | ||
一等 | 27 | 3 | 0 | 90.0 | ||
预测集 | 二等 | 2 | 27 | 1 | 90.0 | 91.1 |
三等 | 0 | 2 | 28 | 93.3 |
步骤6,对第二样品组中的所有草莓进行近红外光谱测定,如图2、3所示,获取近红外光谱信息;
本实施例中,光谱数据在AntarisⅡ(Thermo Fisher Scientific.,美国)傅里叶变换型光谱仪上采集,近红外光谱测定采用积分球漫反射方式采集光谱,扫描参数为:扫描谱曲范围10 000-4 000cm-1,扫描次数32次,分辨率4cm-1,每隔一小时采集一次背景光谱。
步骤7,测定第二样品组中的所有草莓的关键品质指标,包括:a*值、硬度、糖酸比。
样品中a*值用色差计法测定;可溶性糖用蒽酮试剂法测定;可滴定酸用指示剂滴定法测定;硬度采用穿刺法。运用TA-XT Plus型质构仪,直径为6mm的圆型探头。参数设置:测前速度为60mm/min,触发力为0.4N,触发方式自动,检测速度为60mm/min,穿刺距离为5mm,回程速度为200mm/min,回程距离为80mm。最终所有样品的各理化指标含量的测定结果如下:
表10“章姬”草莓样品集的a*、硬度、糖酸比的测定
注:建模集样品数量为225,预测集样品数量为75。
表11“红颜”草莓样品集的a*、硬度、糖酸比的测定
注:建模集样品数量为225,预测集样品数量为75。
步骤8,结合第二样品组中的所有草莓的关键品质指标和近红外光谱信息,构建基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型;具体为:
h1、将第二样品组中的草莓分为建模集和预测集;
h2、分别对建模集和预测集中草莓样品的近红外光谱,利用MATLAB2010b(TheMathworks,美国)软件中一阶导数(1st-derivative)、二阶导数(2nd-derivative)、标准正态变换(SNV)、多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)、正交信号校正(Orthogonal Signal Correction,OSC)进行预处理;
h3、对建模集中的经过预处理后的近红外光谱信息和关键品质指标的化学值采用偏最小二乘法(PLS)进行拟合光谱处理,建立偏最小二乘法(PLS)预测模型,通过比较模型建模集决定系数Rc 2、建模集均方根误差RMSEC、预测集决定系数Rp 2、预测集均方根误差RMSEP、预测集的标准差与均方根误差的比值RPD衡量模型的质量,筛选关键品质指标的最佳预测模型;
h4、将预测集在近红外光谱预测模型中进行验证,进一步验证模型性能;
利用MATLAB2010b(The Mathworks,美国)软件中偏最小二乘法(PLS)建立预测模型,选取的波长范围为10 000cm-1-4 000cm-1;选取主因子数为10。
如图4-6所示,在“章姬”草莓中,a*值所建立的最佳预测模型建模集决定系数Rc 2为0.98,建模集均方根误差RMSEC为1.97;硬度所建立的最佳预测模型建模集决定系数Rc 2为0.97,建模集均方根误差RMSEC为0.27N;糖酸比所建立的最佳预测模型相关系数Rc 2为0.96,建模集均方根误差RMSEC为0.47。
如图7-9所示,在“红颜”草莓中,a*值所建立的最佳预测模型相关系数Rc 2为0.91,建模集均方根误差RMSEC为2.91;硬度所建立的最佳预测模型相关系数Rc 2为0.95,建模集均方根误差RMSEC为0.33N;糖酸比所建立的最佳预测模型相关系数Rc 2为0.93,建模集均方根误差RMSEC为0.55。模型性能均较好。
利用上述所建立的预测模型分别对验证集样品的a*、硬度、糖酸比含量进行预测,验证前进行同样的光谱预处理,预测结果如下:
表12验证样品集a*、硬度、糖酸比含量预测
建立的a*、硬度、糖酸比含量预测模型对验证集样品的预测值与真实值较为接近。与此同时,对a*、硬度、糖酸比含量的真实值与预测值进行成对数据t检验,数据显示无论模型对a*、硬度还是糖酸比的预测,P值均大于0.05,两组数据的测量值与预测值差异均不显著。验证了运用近红外光谱技术对草莓果实a*、硬度、糖酸比含量预测的模型具有一定的鲁棒性。
表13基于近红外光谱的“章姬”草莓的品质预测PLS模型
理化值 | 预处理 | R<sub>c</sub><sup>2</sup> | RMSEC | R<sub>p</sub><sup>2</sup> | RMSEP | RPD |
RAW | 0.79 | 5.95 | 0.77 | 5.04 | 2.00 | |
1-st | 0.86 | 4.89 | 0.75 | 5.41 | 1.87 | |
a* | 2-nd | 0.98 | 1.97 | 0.93 | 2.76 | 3.66 |
SNV | 0.82 | 5.43 | 0.77 | 5.02 | 2.01 | |
MSC | 0.79 | 5.88 | 0.76 | 5.25 | 1.92 | |
OSC | 0.82 | 5.42 | 0.76 | 5.09 | 1.98 | |
RAW | 0.84 | 0.58 | 0.78 | 0.61 | 1.97 | |
1-st | 0.81 | 0.65 | 0.71 | 0.66 | 1.82 | |
硬度 | 2-nd | 0.97 | 0.27 | 0.90 | 0.38 | 3.16 |
SNV | 0.85 | 0.57 | 0.81 | 0.57 | 2.11 | |
MSC | 0.85 | 0.54 | 0.82 | 0.58 | 2.07 | |
OSC | 0.89 | 0.48 | 0.81 | 0.53 | 2.26 | |
RAW | 0.72 | 1.09 | 0.66 | 1.23 | 1.46 | |
1-st | 0.87 | 0.82 | 0.76 | 0.91 | 1.98 | |
糖酸比 | 2-nd | 0.96 | 0.47 | 0.93 | 0.47 | 3.83 |
SNV | 0.65 | 1.16 | 0.61 | 1.38 | 1.30 | |
MSC | 0.72 | 1.24 | 0.65 | 1.11 | 1.62 | |
OSC | 0.72 | 1.23 | 0.63 | 1.12 | 1.61 |
其中,RAW表示未经光谱预处理的原始数据;1-st表示一阶导数;2-nd表示二阶导数;SNV表示标准正态变换;MSC表示多元散射校正;OSC表示正交信号校正。
表14基于近红外光谱的“红颜”草莓的品质预测PLS模型
综合建模集和预测集的结果,筛选出的草莓的品质预测最优模型均为基于全波段(波长范围为10 000cm-1-4 000cm-1)的2nd-PLS模型。
步骤9,结合感官品质等级Fisher判别模型和基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型,构建基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型,用于评价草莓感官品质等级。
步骤10,基于近红外光谱技术,提取待测草莓的全波段积分球漫反射近红外光谱信息,导入构建的基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型中,即可获得待测草莓的感官品质等级。
表15基于近红外技术的草莓品质等级判别模型
利用上述所建立的预测模型分别对预测集样品的感官品质等级进行判别,验证前进行同样的预处理,预测结果如下表:
表16基于近红外技术的草莓品质等级判别模型验证结果
结果显示,在2个品种中,“章姬”草莓模型的效果更优。在“章姬”草莓的判别模型中,建模集总体准确率为94.2%;预测集总体准确率为91.9%。在“红颜”草莓的判别模型中,建模集总体准确率为91.3%;预测集总体准确率为90.8%。结果表示两者的等级判别模型的效果较好,等级判别较为准确,模型可靠。本发明提出的基于近红外光谱技术对草莓进行品质分级具有可行性,可以较好地实现对草莓的感官品质等级进行无损鉴别的目的。
实施例二:
基于实施例一所述的基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法,本实施例提供一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价系统包括处理器和存储设备,所述存储设备中存储有多条指令,用于所述处理器加载并执行实施例一所述方法的步骤。
实施例三:
基于实施例一所述的基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法,本实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行实施例一所述的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法,其特征是,包括:
a、获取同一品种不同成熟度的草莓,并逐个编号,将这些草莓分为第一样品组和第二样品组;
b、建立模糊数学综合评价体系,对获取的第一样品组中的草莓进行感官评价,得出感官品质等级;
c、测定第一样品组中所有草莓的理化指标;
d、对各理化指标进行统计分析,与感官品质等级进行相关性分析,筛选出草莓等级评价的关键品质指标;
e、基于关键品质指标,构建感官品质等级Fisher判别模型;
f、对第二样品组中的所有草莓进行近红外光谱测定,获取近红外光谱信息;
g、测定第二样品组中的所有草莓的关键品质指标;
h、结合第二样品组中的所有草莓的关键品质指标和近红外光谱信息,构建基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型;
i、结合感官品质等级Fisher判别模型和基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型,构建基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型,用于评价草莓感官品质等级;
j、基于近红外光谱技术,提取待测草莓的全波段积分球漫反射近红外光谱信息,导入构建的基于近红外光谱的草莓感官品质评价模型中,即可获得待测草莓的感官品质等级;
所述关键品质指标包括a*值、硬度、糖酸比;
采用所述感官品质等级Fisher判别模型,“章姬”草莓的判别式如下:
y1= -208.093+1.515×a*值+3.24×硬度+18.955×糖酸比;
y2= -144.276+1.28× a*值+3.251×硬度+15.645×糖酸比;
y3=-106.888+1.072× a*值+3.707×硬度+13.237×糖酸比;
其中,y1表示一等,y2表示二等,y3表示三等;
采用所述感官品质等级Fisher判别模型,“红颜”草莓的判别式如下:
y1= -79.244+1.483×a*值+3.028×硬度+7.228×糖酸比;
y2=-58.465+1.361× a*值+3.962×硬度+5.504×糖酸比;
y3=-41.067+1.151× a*值+4.258×硬度+4.099×糖酸比;
所述理化指标包括:草莓样品的L*、a*、b*值,硬度,可溶性固形物,可溶性糖,可滴定酸和糖酸比;其中,L*表示亮度值,a*表示红绿值,b*表示黄蓝值。
2.根据权利要求1所述的基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法,其特征是,所述构建基于近红外光谱的关键品质指标定量预测模型,具体为:
h1、将第二样品组中的草莓分为建模集和预测集;
h2、分别对建模集和预测集中草莓样品的近红外光谱进行预处理;
h3、对建模集中的经过预处理后的近红外光谱信息和关键品质指标的化学值进行拟合光谱处理,建立偏最小二乘法(PLS)预测模型,通过比较模型建模集决定系数Rc 2、建模集均方根误差RMSEC、预测集决定系数Rp 2、预测集均方根误差RMSEP、预测集的标准差与均方根误差的比值RPD衡量模型的质量,筛选关键品质指标的最佳预测模型;
h4、将预测集在近红外光谱预测模型中进行验证,进一步验证模型性能。
3.根据权利要求1所述的基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价方法,其特征是,在步骤f中,近红外光谱测定采用积分球漫反射方式采集光谱,扫描参数为:扫描光谱范围10000-4000 cm-1,扫描次数32次,分辨率4 cm-1 ,每隔一小时采集一次背景光谱。
4.一种基于近红外光谱的草莓感官品质等级评价系统,其特征是,包括处理器和存储设备,所述存储设备中存储有多条指令,用于所述处理器加载并执行权利要求1~3任一项所述方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质,其特征是,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1~3中任意一项所述的方法。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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