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利用不同可见光和近红外光谱技术及光谱区间预测多种奶酪化学与物理特性的准确性与偏差

DOI:10.3168/jds.2019-16770 期刊:Journal of Dairy Science 出版年份:2019 更新时间:2025-09-12 10:27:22
摘要: 近红外光谱技术(NIRS)在乳制品行业中被广泛应用于测定多种成分特性。近年来,近红外(NIR)仪器日益普及,便携式设备可直接用于现场检测重要品质指标。但不同NIR仪器的预测性能比较较为复杂,相关文献较少。这些仪器可能采用不同的波长区间和校准程序,导致难以区分差异源于光谱区间、化学计量方法还是仪器技术本身。因此本研究旨在:(1)评估37类奶酪的化学成分(5项指标)、pH值、质地(2项指标)及色泽(5项指标)的预测准确性;(2)对比3种仪器[2台台式机(分别采用反射模式NIRS-R和透射模式NIRS-T)和1台便携式设备VisNIRS-R]的全光谱范围(NIRS-R、NIRS-T和VisNIRS-R分别为1100-2498nm、850-1048nm和350-1830nm);(3)分析仪器内部不同波长区间及三种仪器的共有区间;(4)确定特定奶酪类别预测指标的偏差情况。采用贝叶斯方法为13项指标各建立8个校准模型。研究表明:NIR光谱技术可有效预测多种奶酪的化学成分,但对pH值和质地指标预测效果较差;色泽预测能力因指标、仪器及仪器内部波长区间而异。便携式VisNIRS-R无论使用全光谱还是选定区间,其预测性能普遍优于两台实验室NIR仪器,且适合实时分析化学成分而无需样品处理。结果表明仪器技术比NIR光谱范围对预测方程准确性影响更大,但可见光波段对除明度外的色泽指标预测具有价值。特定奶酪类别(如山羊奶酪、霉菌奶酪和新鲜奶酪)需建立专用校准模型以获得无偏且更精确的结果。
作者: Giorgia Stocco,Claudio Cipolat-Gotet,Alessandro Ferragina,Paolo Berzaghi,Giovanni Bittante
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研究概述 实验方案 设备清单

本研究的目标是:(1)采用贝叶斯化学计量学方法评估多种奶酪的若干化学和物理特性的可预测性;(2)利用其全部光谱范围比较3种不同仪器(2台台式和1台便携式);(3)比较不同仪器共有的可见光与近红外波长范围内的不同光谱区间;(4)探究特定奶酪类别的某些质量特性是否受到偏差影响。

这项研究证实,近红外光谱技术可用于预测多种不同品种奶酪的化学成分,但对pH值和质地特性似乎不适用。两台实验室近红外仪对颜色特性的预测准确度不足,而预测效果随可见-近红外光谱不同波段区间呈现差异。该技术在新鲜切面奶酪原位检测中的应用优势显著——无需采集、储存、运输及制备实验室样品,尤其适合现场条件使用。研究结果同时表明:相比近红外光谱范围,仪器技术对预测方程准确度的影响更为关键;除亮度指标外,可见光波段对颜色特性预测具有实用价值。不过要获得无偏且更精确的结果(特别是针对山羊奶酪、霉菌奶酪和新鲜奶酪类别),仍需建立专门的奶酪品类校准模型。

近红外光谱预测的中等准确度在很大程度上也取决于奶酪物理特性较低的重复性。特别是对于某些类别(即山羊奶酪、霉菌奶酪和新鲜奶酪),似乎需要专门的校准才能获得无偏差且更准确的结果。

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