高光谱成像快速检测壳聚糖涂膜草莓可溶性固形物

来源：农业工程学报杂志2019年第18期北京时间：

作者：邵园园,王永贤,玄冠涛,高宗梅,刘艺,韩翔,高冲,

摘要：为了对壳聚糖涂膜草莓可溶性固形物含量（soluble solids content, SSC）进行快速检测，该文采用高光谱成像仪（400～1 000 nm）对0，0.5%，1% 浓度的壳聚糖（chitosan, CTS）涂膜草莓分别储藏1，2，4 d后进行成像，并测量样本SSC。通过分析SSC发现，0.5%和1%壳聚糖涂膜草莓，其SSC随着储藏天数的增加均高于0浓度壳聚糖涂膜草莓，说明了0.5% 和1% 壳聚糖涂层抑制了草莓中SSC的降低，能够延长草莓的新鲜口味。随后采用蒙特卡罗-偏最小二乘法（monte carlo-partial least squares, MCPLS）对异常样本进行剔除。对剔除异常样本后的光谱数据进行不同预处理，以确定最优的预处理方法。为提高运行速度和降低数据维数，采用竞争性自适应权重取样法（competitive adaptive reweighted sampling, CARS）和连续投影算法（successive projections algorithm, SPA）进行特征波段选择。最后，采用偏最小二乘回归（partial least square regression, PLSR）和支持向量回归（support vector regression, SVR）法建立回归模型。最终结果表明：SPA-SVR模型效果最佳，0浓度的壳聚糖涂膜的草莓，建模集精度R2 c为0.865，预测集精度R2 v为0.835；0.5%浓度的壳聚糖涂膜的草莓，建模集精度R2 c为0.808，预测集精度R2 v为0.799；1% 浓度的壳聚糖涂膜的草莓，建模集精度R2 c为0.834，预测集精度R2 v为0.875。对储藏第4天的部分样本图像进行主成分分析（principal component analysis, PCA），结果显示除第二主成分图像（PC2）中有部分噪声影响外，PC1和PC3均能完整反映草莓信息，且PC3图像明显呈现出不同浓度壳聚糖涂膜草莓的褐变程度，说明不同浓度的壳聚糖涂膜也会对草莓货架期产生不同影响。综上说明利用高光谱成像技术可以实现壳聚糖涂膜草莓SSC快速检测，有效指导草莓保鲜处理。

关键词：农产品, 无损检测, 高光谱, 壳聚糖涂膜, 草莓, SSC