硬度是描繪果本質(zhì)地最常用的術(shù)語之一，是影響果實(shí)質(zhì)量和貯藏期的重要指標(biāo)

［1］:由于水果硬度這個(gè)物理指標(biāo)不能直接吸收光線，近紅外法的可行性曾遭到過質(zhì)疑，但近幾年來國外已有一些學(xué)者應(yīng)用NIR 技術(shù)在水果硬度檢測(cè)方面停止相關(guān)的一些研討，證明即便不具備近紅外吸收的信息也可與光譜間接地相關(guān);Schmilovitch Z 等人

［2］，硬度主要受果膠、木質(zhì)素、纖維素、淀粉等影響

［3］; 目前，水果硬度的檢測(cè)普遍采用壓力硬度計(jì)或質(zhì)構(gòu)儀等毀壞性檢測(cè)，這種辦法費(fèi)時(shí)，檢驗(yàn)結(jié)果實(shí)失去商品價(jià)值，近紅外光譜技術(shù)是一種快速、無損、煩瑣的檢測(cè)辦法，在同時(shí)檢測(cè)水果質(zhì)量的多個(gè)指標(biāo)( 糖度、酸度等) 中得到了普遍應(yīng)用

［4］展開了芒果生理特性和硬度的近紅外光譜檢測(cè)研討，樹立了硬度模型的SEP 為17.17，相關(guān)系數(shù)為0.823; Renfu Lu

［5］采用近紅外反射技術(shù)丈量甜櫻桃硬度，樹立了“Hedelfinger”和“Sam”兩種甜櫻桃的預(yù)測(cè)模型，相關(guān)系數(shù)分別為0.80 和0.65規(guī)范預(yù)測(cè)誤差( SEP) 分別為0.55N 和0.44N。本文采用近紅外透射方式對(duì)南果梨樣品的硬度停止了實(shí)驗(yàn)研討，旨在樹立南果梨果實(shí)硬度的近紅外無損檢測(cè)模型，并為南果梨近紅外分級(jí)技術(shù)的應(yīng)用提供根據(jù)。1 資料與辦法1.1 資料與儀器南果梨鞍山、海城產(chǎn)區(qū)。Purespect 型近紅外透射光譜儀日本雜賀技術(shù)研討所;

GY－1 型果實(shí)硬度計(jì)州銳品精細(xì)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)辦法過15kg /cm2 ( 超出GY－1 型果實(shí)硬度計(jì)的大量程，此時(shí)果實(shí)不具備食用質(zhì)量) ，隨后的幾天內(nèi)，果實(shí)漸漸后熟，硬度開端降落在采后8d 左右，硬度低于15kg /cm2，因而實(shí)驗(yàn)從鞍山和海城每個(gè)產(chǎn)區(qū)各選取無傷病，大小、顏色和成熟度根本分歧的160 個(gè)左右的南果梨，在常溫貯藏條件下，分別于采后6、7、8、9、10、11、12、13、14、15d 隨機(jī)選取兩產(chǎn)區(qū)各15 個(gè)樣品

停止光譜測(cè)定。詳細(xì)光譜儀器檢測(cè)辦法: 運(yùn)用Purespect 型近紅外儀停止掃描，在完整遮光的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將南果梨以“側(cè)躺”的放置姿勢(shì)放入操作臺(tái)，并正反掃描兩次求其均勻光譜，掃描波長范圍為643.26 ～954.15nm，采點(diǎn)距離為1.29nm。1.2.2 果實(shí)硬度測(cè)定在南果梨的上中下三局部，分別取3 個(gè)預(yù)測(cè)部位，應(yīng)用打孔器刺破待測(cè)南果梨并用水果刀將其表皮削下來，應(yīng)用果實(shí)硬度計(jì)(儀器計(jì)量范圍為2～15kg /cm2 ) 測(cè)定9 個(gè)孔型面積處的硬度，計(jì)算均勻硬度［6］。1.2.3 光譜數(shù)據(jù)的處置辦法本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用Unscrambler 6.1 軟件首先對(duì)光譜停止平滑和導(dǎo)數(shù)處置，掃除背景及信號(hào)強(qiáng)弱等的干擾，最后采用PLS 法對(duì)光譜數(shù)據(jù)停止統(tǒng)計(jì)處置并樹立模型［7－8］。2 結(jié)果與剖析2.1 南果梨硬度的光譜差別剖析實(shí)驗(yàn)對(duì)常溫貯藏2 個(gè)主產(chǎn)區(qū)的樣品，從采摘當(dāng)天至果實(shí)完整成熟的這段期間，停止光譜和硬度測(cè)定，圖1 為不同時(shí)期的南果梨硬度的原始吸收光譜圖。

由圖1 可知，在643.26～721.95nm 范圍內(nèi)光譜變化較明顯，標(biāo)明硬度的變化與該范圍內(nèi)的光譜變化有一定的相關(guān)性。從圖中能夠看出，隨著果實(shí)硬度值的降低，光譜曲線在643.26～721.95nm 內(nèi)的波峰與波谷的吸光度差值也逐步減小，也就是說，在643.26～721.95nm 范圍內(nèi)光譜差別明顯，但在721.95 ～879.33nm 范圍內(nèi)光譜差別是不明顯的。

2.2 南果梨硬度近紅外模型的樹立

2.2.1 模型樹立光譜區(qū)域的選擇依據(jù)分段建模思想［2，9］，分離圖1 的光譜結(jié)果本實(shí)驗(yàn)選取643.26 ～721.95、721.95～879.33、643.26～954.15nm 的3 段光譜區(qū)域?yàn)榻５淖V區(qū)，首先對(duì)原始光譜停止平滑、求導(dǎo)等光譜的預(yù)處置，采用PLS 法分別對(duì)產(chǎn)自鞍山和海城的各100 個(gè)建容貌品集分別停止分段和全光譜校正模型的樹立，結(jié)果如表1。

由表1 可見，應(yīng)用全波段643.26～954.15nm 光譜樹立的鞍山和海城兩產(chǎn)區(qū)模型的相關(guān)系數(shù)分別為0.924、0.936，高于其它兩個(gè)分段光譜樹立的模型，闡明固然在643.26～721.95nm 波段光譜的變化較明顯，但這種變化不只是由硬度惹起的，而可能同時(shí)遭到內(nèi)部糖、酸含質(zhì)變化的影響，因而樣品的硬度信息是經(jīng)過全波段光譜反響出來的，所以應(yīng)用643.26 ～721.95nm 波段樹立的硬度模型性能差于全波段的。

2.2.2 南果梨硬度近紅外模型的樹立實(shí)驗(yàn)以鞍山和海城兩產(chǎn)區(qū)的共計(jì)200 個(gè)樣品作為定標(biāo)樣品集，應(yīng)用PLS 法樹立南果梨硬度定標(biāo)模型。圖2 為南果梨硬度模型的校正集樣品硬度預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相對(duì)應(yīng)的散點(diǎn)圖。

由圖2 可見，硬度模型相關(guān)系數(shù)為0.911，校正均方根誤差為0.139，最佳主成分為4，為了進(jìn)步模型性能，實(shí)驗(yàn)采用異常樣品刪除和主成分散布法停止模型的優(yōu)化，詳細(xì)做法: 刪除圖2 中勾勒出來的7 個(gè)異常樣品( 8、35、43、44、139、154、173 號(hào)) ，由于其嚴(yán)重偏離擬合線，并重新建模。圖3 為重新樹立的194 個(gè)樣品的主成分空間散布圖。區(qū)域A 內(nèi)堆疊比擬嚴(yán)重、樣品的信息量較多，實(shí)驗(yàn)對(duì)194 個(gè)的樣品集停止精簡(jiǎn)，使其主成分散布無明顯堆疊區(qū)域。經(jīng)過兩次優(yōu)化后的硬度模型相關(guān)系數(shù)為0.970，校正均方根誤差為0.124，與初始模型( 相關(guān)系數(shù)0.911，校正均方根誤差0.139) 相比有明顯的進(jìn)步，闡明經(jīng)過優(yōu)化的硬度模型相關(guān)性很好，能夠用于未知樣品的預(yù)測(cè)。

2.3 南果梨硬度模型預(yù)測(cè)性能的考證

本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用優(yōu)化后的硬度模型停止預(yù)測(cè)性能的評(píng)價(jià)，即應(yīng)用模型對(duì)采后8～15d 鞍山和海城兩個(gè)主產(chǎn)區(qū)共40 個(gè)預(yù)測(cè)集樣品停止了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)的殘差散布見圖4。

由圖4 可見樣品的殘差在零線上下較平均的動(dòng)搖，殘差之和為0.03，經(jīng)過對(duì)模型校正集相關(guān)系數(shù)、均方根誤差、殘差散布和殘差之和四項(xiàng)指標(biāo)的剖析結(jié)果標(biāo)明: 樹立的南果梨硬度模型性能較穩(wěn)定，滿足實(shí)踐應(yīng)用的請(qǐng)求。

3 

3.1實(shí)驗(yàn)應(yīng)用優(yōu)化的硬度模型，預(yù)測(cè)不同常溫貯藏期樣品的硬度，經(jīng)過對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的殘差散布和殘差之和的剖析標(biāo)明: 樹立的模型性能較穩(wěn)定，滿足實(shí)踐應(yīng)用請(qǐng)求，最終肯定模型適用于預(yù)測(cè)硬度范圍在2～15kg /cm2的樣品硬度。

3.2 固然實(shí)驗(yàn)最終所樹立的模型較理想，但應(yīng)用果實(shí)硬度計(jì)對(duì)硬度的丈量存在一定的誤差( 結(jié)果數(shù)值只能準(zhǔn)確到0.1) ，特別是硬度計(jì)的量程范圍有限，為了進(jìn)步硬度模型的準(zhǔn)確度，應(yīng)進(jìn)步化學(xué)實(shí)測(cè)值的精確性，能夠應(yīng)用精確度較高的質(zhì)構(gòu)儀停止果品硬度的測(cè)定。

3.3實(shí)驗(yàn)停止了分波段區(qū)域的建模，結(jié)果標(biāo)明應(yīng)用全波段643.26～954.15nm 光譜樹立的鞍山和海城兩個(gè)產(chǎn)區(qū)硬度模型優(yōu)于其它兩個(gè)分段光譜樹立的模型，樹立的兩產(chǎn)區(qū)定標(biāo)硬度模型的校正集相關(guān)系數(shù)分別為0.924、0.936; 校正均方根誤差分別為0.125、0.105。

3.4實(shí)驗(yàn)應(yīng)用PLS 法樹立了鞍山、海城兩產(chǎn)區(qū)混合的硬度模型，并應(yīng)用剔除異常樣品和主成分散布圖對(duì)模型停止優(yōu)化，最終樹立的定標(biāo)硬度模型的校正集相關(guān)系數(shù)為0.970，校正均方根誤差為0.124。

信息來源于http://www.yqxz88.com