基于可见_近红外光谱与化学计量学的杏品种无损鉴别方法.pdfVIP

第44卷，第1期光谱学与光谱分析Vol.44,No.1,pp44-51

2024年1月SpectroscopyandSpectralAnalysisJanuary,2024

基于可见/近红外光谱与化学计量学的杏品种无损鉴别方法

高峰1.2，邢雅阁3.4，罗华平1.2，张远华3，4，郭玲3.4*

1.塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300

2.自治区教育厅普通高等学校现代农业工程重点实验室，新疆阿拉尔843300

3.塔里木大学园艺与林学学院，新疆阿拉尔843300

4.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆阿拉尔843300

摘要新疆南疆是全国杏种植面积最大的地区，杏品种繁多。在杏果品市场中，不同品种杏的品质和价格

差异较大，以次充好、品质参差不齐等现象严重制约了新疆杏果业的发展。为探究利用可见/近红外光谱快

速检测杏品种的可行性，基于样品的可见/近红外光谱与化学计量学方法，对新疆南疆地区的6个品种杏进

行定性判别分析，建立一种杏品种的无损鉴别方法。采用光谱仪采集6个品种杏（“黄杏”、“橄榄杏”、“小白

杏”“小米杏”、“库买提杏”、“小吊千杏)在350~1000nm(VIS/NIR)和1000～2500nm（NIR)两个范围

内的光谱数据，去除原始光谱首端的噪声后，对保留的光谱使用Savitzky-Golay(SG)卷积平滑和多元散射校

正（MSC)处理以消除光谱存在的干扰信息，采用主成分分析（PCA)、竞争性自适应重加权算法（CARS）、随

机蛙跳（RF）、连续投影算法（SPA)对原始光谱降维，结合线性判别法（LDA）、朴素贝叶斯（NB）、K最近邻

(KNN)和支持向量机(SVM)对全光谱和降维后光谱建模对比。结果表明：基于全光谱数据建立的模型有较

为准确的分类结果，在VIS/NIR范围，SVM模型分类正确率为95.7%，NIR范围内，LDA模型分类正确率

为97.8%；采用PCA、CARS-SPA、RF-SPA与SPA方法对光谱数据降维后，模型仍能保持较高的分类精

度，在VIS/NIR范围，PCA-LDA模型的分类正确率为97.8%，NIR范围内，RF-SPA-LDA模型的分类正确

率高达95.7%。不同模型的结果表明，VIS/NIR范围内的模型分类效果优于NIR范围内模型；4种降维方

法中，PCA方法降维效果最优；4种分类器中，LDA与SVM模型的正确率高于NB与KNN模型，更适用

于杏品种的鉴别。结果表明，基于VIS/NIR范围光谱结合主成分分析和线性判别法可以实现杏品种的快速

无损鉴别，为杏果实的在线分栋鉴定提供了新途径。

关键词可见光光谱；近红外光谱；化学计量学；杏；品种鉴别

中图分类号：0433.4文献标识码：AD0l:10.3964/j.issn.1000-0593(2024)01-0044-08

测时间长、成本高，不利于推广使用。随着杏鲜果产业的兴

引言起，实现杏果实的在线分抹鉴定显得尤其重要。

光谱分析技术通过利用化学计量学方法在样品光谱数据

新疆南疆地区得益于其独特的自然地理环境，孕育了极和待测属性之间建立联系，实现定性和定量分析，具有分析

其丰富而又复杂的杏种质资源。根据2021年FAO数据记速度快、成本低、无破坏性等特点，经过近半个世纪的发展，

载，我国杏树种植面积为2.46万ha，年产量为6.90万t，产

量为2.8t·ha-1，而南疆是我国杏种植面积最大的地区，鲜个方面。在食品与农副产品的掺假鉴别、品种识别、产地溯

果远销到全国各地。杏果肉富含多糖、多酚、类胡萝卜素、源等定性分析方面，Zhang等[9]使用近红外光谱结合模式识

类黄酮和有机酸等多种活性物质[1-3]，具有很高的营养价值。别方法，实现掺假食用明