【文献转载】高光谱成像在胡椒粉质量检测中的应用

2020-10-14

本研究通过可见-近红外（Vis-NIR）和近红外（NIR）高光谱成像系统（Vis-NIR：450–950 nm，NIR：957–1664 nm）预测经过处理的胡椒粉的水分含量，抗氧化能力和总酚含量。通过可见-近红外和近红外高光谱成像系统开发的模型在预测抗氧化能力（RPD> 2.9）和总酚含量（RPD> 3.8）方面表现良好。

材料与方法

本研究所使用的胡椒粒分别为黑胡椒、白胡椒、绿胡椒和粉胡椒。所有的样品经研磨后过筛。样品分别经热空气，微波和冷等离子体处理，并且设置对照组。

通过线扫式可见-近红外和近红外高光谱成像系统获取胡椒粉的高光谱图像。可见-近红外高光谱成像系统的分辨率为5 nm，近红外高光谱成像系统的分辨率为7 nm。移动基座的速度分别为3mm/s（可见-近红外）和20mm/s（近红外），空间分辨率分别为0.28×0.28 mm像素（可见-近红外）和0.3×0.3 mm像素（近红外）。

结果与讨论

图1为通过可见光-近红外（Vis-NIR）高光谱成像系统和近红外（NIR）高光谱成像系统得到的对照组样品的光谱。不同样品在可见光-近红外（Vis-NIR）高光谱成像系统获得的光谱中可观察到较大的差异。对于绿胡椒粉，在665nm附近出现了强吸收带，这可能与叶绿素含量相关。不同样品在近红外（NIR）高光谱成像系统获得的光谱类似。在1468nm和1202nm附近都出现了吸收带，这可能是因为碳氢键伸展的二次谐波。在1272nm（水与蛋白质的相互作用），1363nm和1580nm附近也可以观察到肩峰。

图1

图2为近红外（NIR）高光谱成像波段内用于最佳预测模型的选定波段。978nm，1013-1160nm，1083-1174nm，1265-1286nm，1342nm，1405-1450nm，1461-1475nm，1538-1664nm分别代表了氢氧键伸展的二次谐波，-CH3组中碳氢键伸展的二次谐波，存在-CH2，水-蛋白质相互作用，碳氢键伸展的一次谐波和碳氢键弯折，弱结合水氢氧键伸展的一次谐波，强结合水氢氧键伸展的一次谐波，芳香族-CH的一次谐波。

图2