基于PLS建模在近红外光谱分析中的应用展望

对中国近年来基于偏最小二乘法(PLS)建模在近红外光谱分析中的应用情况作了综述,对基于偏最小二乘法(PLS)建模与其他方法单独建模的研究、非线性偏最小二乘法的建模过程及其在近红外线光谱分析中应用、基于偏最小二乘法(PLS)建模在近红外光谱分析中应用进行了展望。     

PLS回归法建立适应温度变化的近红外光谱定量分析模型

研究了近红外光谱定量分析模型对于样品温度的适应性。以42个不同品种的大豆为实验材料，用2台光谱仪分别独立测定了样品在5种温度下的近红外光谱。对于2台光谱仪测定的光谱，均依据光谱信息选择部分光谱，采用PLS回归法对大豆样品的粗蛋白质和粗脂肪含量分别建立了近红外光谱定量分析模型。并以剩余样品对模型进行预测检验。4个模型的预测结果均表明：超过94％的检验样品的预测相对误差小于5％．说明了预测样品处于5～40℃时，模型都有较好的预测效果。     

基于小波变换和神经网络的可见‐近红外光谱对烟草品种的鉴别

为了实现烟草不同品种的快速光谱鉴别,采用主成分分析法对光谱数据进行聚类分析,并将小波变换用于对大量光谱数据的压缩,同时结合神经网络建立烟草品种鉴别模型.该模型将压缩后的数据作为神经网络的输入,加速了神经网络的训练速度.通过对4个品种的80个烟草样本建立训练模型,并用每个品种5个样本,共20个烟草样本进行预测.结果表明,用该方法对本研究4个品种的烟草鉴别正确率达100%.说明该方法具有很好的分类和鉴别作用,为烟草品种的快速鉴别提供了一种新方法.     

利用近红外漫反射光谱快速鉴定小麦抗旱性

为利用小麦种子的近红外吸光度研究小麦品种的抗旱性,测定了40份旱地小麦品种的抗旱指数以及籽粒的全光谱吸光度值,并将两者关联,建立PLS近红外抗旱指数量化预测模型。结果表明,光谱吸光度值与供试材料抗旱指数相关系数2个年度均达到0.856*以上,建立的吸光度值和抗旱指数的矩阵公式预测样本的抗旱指数与标准值之间的相关系数达0.930**。研究结果表明,可以用小麦籽粒近红外全光谱吸光度值来预测小麦的抗旱性。为小麦抗旱性评价提供了一种能够在育种早代进行的快速、简单易行的抗旱性鉴定技术。     

基于近红外光谱的茶粕中含油量和水分快速测定方法研究

茶粕中富含茶皂素、蛋白质、多聚糖等物质,根据其所含成分的不同,广泛用于制药、保健品、清塘、饲料、军事等行业。近红外光谱技术由于其分析速度快、绿色环保、操作方便等特点受到广泛关注和应用。该文就近红外光谱技术在茶粕中含油量和水分的快速检测方法进行研究,在确定了样品采样厚度的基础上,利用164个茶粕样品结合偏最小二乘方法,建立了茶粕中含油量和水分的分析模型,为验证模型的适用性,对20个茶粕样品进行了预测,将预测结果与标准方法(国标)结果进行成对结果t检验,得到两种方法的分析结果不存在显著差异的结论,该研究为茶粕中含油量和水分的快速检测提供了方法。     

基于近红外光谱的茶粕中茶皂素快速测定分析方法研究

[目的]研究近红外光谱技术在茶粕中茶皂素的快速检测应用.[方法]在确定了装样厚度的基础上,利用115个茶粕样品结合偏最小二乘方法,建立了茶粕中茶皂素含量的分析模型,为验证模型的实用性,对90个茶粕样品进行了预测,将预测结果与标准方法结果进行成对结果t检验.[结果]试验得出,该试验方法与江西出入境检验检疫局综合技术中心的标准操作规范JXSOP070-2013的结果不存在显著差异,并据此制定了茶粕中茶皂素近红外快速检测方法的标准操作规程(standard operation procedure SOP),经实际应用证明效果显著.[结论]利用近红外光谱检测方法快速分析茶粕中茶皂素含量具有快速、高效、环保的特点,可提高检测速度和检测效率.     

黄酒β-苯乙醇含量的近红外光谱快速检测

利用近红外光谱技术对黄酒主要香气指标β-苯乙醇进行了快速检测,采集了不同品牌和酒龄的112份黄酒样品,以气相色谱所测β-苯乙醇含量为参考值,在800～2 500 nm波段范围内建立了回归分析模型.结果显示,SNV预处理结合偏最小二乘回归法在全波段范围内所建立的模型性能最优,校正模型的相关系数rc为0.949,RMSEC为6.66 mg/L,RMSEP为10.4 mg/L,相对标准偏差RPD达到1.83.结果表明应用近红外光谱技术对黄酒β-苯乙醇含量进行快速检测筛分是可行的.下一步研究拟加大样本量来提升模型的精度和稳健性.     

基于可见—近红外光谱的水质中氨氮的分析

氨氮是水体中的营养素,可导致水体质量恶化,出现富营养化现象,对鱼类及某些水生生物产生毒害,此现象已成为当今重大环境问题之一。本文利用光谱分析技术采集、分析了不同氨氮浓度的水样,并应用线性回归和偏最小二乘方法分析二者的相关关系,建立了水质中氨氮含量与其吸收光强的定量分析模型,模型的R2为0.977 2,SEC为0.1,SEP为0.08,并通过了F验证。本研究有效地分析了水中氨氮的含量,为水质检测奠定了基础。     

基于可见-近红外光谱技术的油菜叶片叶绿素含量无损检测研究

    为了快速无损获取油菜叶片叶绿素含量信息,试验研究了油菜叶片的可见-近红外反射光谱特性与叶绿素含量之间的定量关系.试验采集140个油菜叶片样本,其中70个样本用于建模,另外70个样本用于模型预测.光谱曲线扫描采用美国USB4000光纤光谱仪,叶绿素含量值采用日本Minolta 公司生产的SPAD-502仪测定.实验发现,波段范围680～730 nm处的光谱吸光度与油菜叶片叶绿素含量之间具有显著相关性.同时发现油菜叶片厚度对建模预测精度有较大影响.试验首先用待定系数法构造叶绿素含量预测方程;然后用标准遗传算法对其进行参数优化.试验确定最优光谱范围是696.82～716.53 nm.不考虑叶片厚度时,建模和预测关联度r分别是0.4823 和0.5649.考虑叶片厚度校正后,建模和预测关联度r分别提高到0.8936 和0.9178.说明基于可见-近红外反射光谱技术实现油菜叶片叶绿素含量快速无损检测是可行的.     

基于可见/近红外光谱西葫芦硬度的无损检测模型的建立

利用近红外光谱(350～2 500 nm)系统采集180个西葫芦样本的光谱数据,运用多种预处理方法对原始光谱数据进行处理,建立西葫芦果肉硬度的PCR、SMLR和PLSR预测模型;并通过对不同的建模模型进行分析,对西葫芦硬度进行快速检测,实现可见/近红外光谱技术对西葫芦的硬度品质在线无损检测。结果表明,经过卷积平滑法和标准正态变换(S-G+SNV)处理建立的PLSR硬度预测模型效果最好,校正集相关系数为0.979,预测集相关系数为0.976;验证模型结果预测相关系数为0.886,预测均方根误差为0.126。运用可见/近红外光谱技术对西葫芦硬度指标的预测研究具有可行性,研究结果可为今后在线快速无损检测果蔬硬度提供理论依据。     

利用近红外漫反射光谱(NIRS)技术建立甘薯茎叶重金属预测模型

植物样品中的无机离子以一定形式与具有近红外吸收的有机基团结合,因而可以借助近红外光谱技术测测其含量.探讨研究了近红外光谱法快速预测甘薯叶和茎镉、铜、锌含量的可行性,以不同肥料种植的甘薯叶和茎样品各67份,利用偏最小二乘回归法(PLS)对甘薯叶和茎中水分、蛋白质、镉、铜、锌含量进行预测分析.结果表明:所建模型可用于快速预...     

采用近红外漫反射光谱法快速鉴别水貂等动物心脏

水貂心作为名贵中药是生产利心丸的主要原料,水貂心的真伪决定利心丸的真实及可靠疗效。建立快速鉴别水貂心脏真伪的方法,为原料控制、保证药品质量提供可靠的实验数据和依据。本试验采用近红外光谱法,对水貂、家鸡、山鸡、野鸭等动物心脏进行聚类分析,建立鉴别聚类分析模型,对水貂、家鸡、山鸡、野鸭等动物心脏进行正确鉴别。结果表明,聚类分析结果良好,所建立的鉴别分析模型能对水貂、家鸡、山鸡、野鸭等动物心脏进行正确鉴别。利用近红外光谱鉴定水貂、家鸡、山鸡、野鸭等动物心脏是可行的。     

近红外漫反射光谱法对贵州产蜘蛛抱蛋属植物的分类

[目的]建立贵州产蜘蛛抱蛋属植物的近红外漫反射光谱分析方法.[方法]将赤水蜘蛛抱蛋、刺果蜘蛛抱蛋、丛生蜘蛛抱蛋、四川蜘蛛抱蛋、峨边蜘蛛抱蛋、广西蜘蛛抱蛋、贵州蜘蛛抱蛋、 荔波蜘蛛抱蛋等23批贵州产该属植物烘干、粉碎、过筛后直接测定其红外漫反射图谱;分别采用聚类分析,主成分分析等分析方法对该属植物进行分类.[结果]23批贵州产该属植物的近红外漫反射光谱相似程度极高,通过一阶导数对图谱进行处理,选取4000~7500 cm-1光谱范围作为分析区间,通过聚类分析和主成分分析对该属植物大量光谱变量进行转换,使数目较少的新变量成为原始变量的线性组合,从而让不同种之间的微小差异进一步扩大,从而直观的对该属植物进行分类.[结论]近红外漫反射光谱法可无损、快速测定固体样品,结合信息处理技术,可以为贵州产蜘蛛抱蛋属植物的分类提供一种新方法.     

基于样本挑选和不同偏最小二乘方法的近红外光谱玉米淀粉组分校正模型的研究

[目的]获得精度高、鲁棒性强的玉米近红外光谱淀粉组分检测模型。[方法]用一阶导数和Savitzky．Golay平滑对玉米1300～2298nlTl近红外光谱进行预处理,而后分别以RS（random sampling）、KS（Kennard Stone）、Duplex、SPXY（sample set partitioning based on joint x-y distance）方法选取最佳校正集样本集合,最后分别用PLS（Partial Least Squares）、iPLS（intervalPLS）和siPLS（synergy interval PLS）方法建立校正模型。[结果]采用sPXY方法选取有代表性的校正集合样本,以siPLS方法所建立的近红外光谱玉米淀粉组分校正模型最优,校正样本集合中r为0．9917,RMSECV为n1073,预测样本集合中r达到了0．9944,RMSEP为0．0814。[结论]SPXY-siPLS方法建立的近红外光谱玉米淀粉组分校正模型,不但可以减小参与建模的数据规模．而且缩短了运算时间．预测能力和精度也均得到提高。     

基于近红外光谱的玉米秸秆捆包青贮饲料的品质测定研究

以112个玉米秸秆整杆捆包方式青贮的饲料为试验材料,利用近红外漫反射光谱技术,结合偏最小二乘法,对捆包青贮饲料的pH值、粗蛋白（CP）、粗灰分（CA）、干物质（DM）和可溶性碳水化合物（WSC）含量进行测定和分析。结果表明,pH值、CP、CA和DM的校正模型决定系数（R^2）以及外部验证决定系数R2V均大于0.85,且pH值、CA和CP的相对分析误差RPD（SD/SECV）均大于2.5。WSC的RPD大于2,外部验证决定系数RV^2为0.72。近红外漫反射法可以很好地测定捆包青贮样品的pH值、CA和CP含量。测定DM含量时,需进一步扩大样品含量变异范围。该方法也可对WSC含量进行粗略估测,但精度有待提高。     

复合型沙棘酒的研制

复合果酒是利用酵母菌将沙棘果汁中可发酵性的糖类进行酒精发酵作用,再在陈酿澄清过程中经酯化、氧化及沉淀等作用,而获得沙棘酒,然后经过与草莓浸提液勾调、陈酿等工艺,制成酒液清晰、色泽鲜美、醇和芳香的产品。文章从沙棘酒发酵生产工艺、草莓浸提工艺等方面入手,详细总结了复合型沙棘酒的工艺技术。     

基于PCR技术的玉米丝轴黑粉菌侵染率

摘要：以对丝黑穗病高感的黄早四和高抗的Mo17自交系为材料，用丝轴黑粉菌进行接种，采用丝黑穗病病原菌基因组特异引物的PCR技术，分别对幼苗期的根，茎，叶和成熟期的根，茎，叶，雄穗DNA进行PCR扩增，研究病菌对玉米的侵染率及扩展进程。结果表明；特异引物的PCR技术不仅能够对玉米幼苗是否受到病菌的侵染进行早期准确鉴定，而且对丝轴黑粉菌在体内的扩展进程的跟踪研究证明，玉米对丝黑穗病的抗性差异主要表现为抗侵染和抗扩展，抽穗期的雄穗对病樱的形成不能表现出明显的抗性效应。     

基于近红外光谱的反刍动物饲料营养指标的检测方法研究

收集了151个反刍动物饲料,应用偏最小二乘(PLS)定标方法,建立了基于近红外光谱的反刍动物饲料化学成分定标模型。定标集化学分析值与预测值之间的决定系数R2和标准差(RMSEC)分别为:0.927 3和0.265(水分)、0.928 9和0.682(粗蛋白质)、0.950 5和0.228(粗脂肪)、0.906 0和0.542(粗灰分)、0.919 8和0.558(粗纤维)。验证集化学分析值与预测值之间的决定系数r2和标准差(RMSEP)分别为:0.920 6和0.284(水分)0、.919 4和0.690(粗蛋白质)、0.926 4和0.312(粗脂肪)、0.943 4和0.437(粗灰分)、0.903 5和0.616(粗纤维),相对分析误差(RPD)均大于3,具有较高的预测精度。结果表明,利用近红外光谱反射光谱分析技术可以定量检测反刍动物饲料中水分、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、粗纤维的含量。     

沙棘扦插育苗的研究

对沙棘扦插育苗的采条、制穗、插穗处理和发根特性等方面进行了较深入的研究。沙棘插穗为皮部生根类型,插穗的直径、长度和部位均对其生根有影响。经２．５×１０－４ＮＡＡ和ＩＢＡ溶液处理,在蛭石苗床塑料薄膜拱棚内用２０００ＧＳ磁化水喷灌生根率为８１％,磁化水可明显地提高插穗超氧化物歧化酶活性并促进根的形成。