[科普中國]-漫透射

光線穿過粗糙表面的透射材料（如磨砂玻璃）時，透射光彌散開，在宏觀上不存在規(guī)則透射，稱之為漫透射。若光線照射到漫射性好的透光材料上時（如乳白玻璃等），透射光將向所有的方向散開并均勻分布在整個半球空間內(nèi)，這時亮度在各個方向上均相同時，這稱為各向同性漫透射（以前稱為均勻漫透射）。又被稱為“次表面散射”。

定義漫透射指的是一束人射光經(jīng)透射后被分散向許多方向，其原因是光在介質(zhì)中被散射。光線穿過粗糙表面的透射材料(如磨砂玻璃)時，透射光彌散開，在宏觀上不存在規(guī)則透射，稱之為漫透射。 若光線照射到漫射性好的透光材料上時(如乳白玻璃等)，透射光將向所有的方向散開并均勻分布在整個半球空間內(nèi)，這時亮度在各個方向上均相同時，這稱為各向同性漫透射(以前稱為均勻漫透射)1。

簡介為了滿足果蔬品質(zhì)快速安全無損檢測 ，基于可見一近紅外漫透射原理 ，設(shè)計了番茄專用環(huán)形 光源，自行搭建了番茄可見一近紅外漫透射多品質(zhì)檢測系統(tǒng)，并以可溶性固形物含量(SSC)和總糖 (TS)作為內(nèi)部品質(zhì)指標(biāo)，對 58個番茄樣品進行了快速無損檢測研究?；谧灾鞔?建的系統(tǒng)對每個番茄進行四點的光譜采集，對平均后的光譜分別用l5點 SG-卷積平滑 (SG-Smooth)、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換(SNV)、多元散射校正(MSC)、一階導(dǎo)數(shù)(FD)等方法進行了預(yù)處理，分別建立了SSC及 TS的偏最小二乘預(yù)測模型，并對該模型進行了驗證 。結(jié)果表 明：采用15點 SG平滑預(yù)處理后的SSC預(yù)測模型校正集和預(yù)測集相關(guān)系數(shù)分別為0.9956和 0.9760，均方根誤差分別 為 0.0524。Brix和 0.0823。Brix。采用 SG平滑后一階導(dǎo)數(shù)預(yù)處理的TS預(yù)測模型校正集和預(yù)測集相關(guān)系數(shù)分別為0.9691和 0.9729，均方根誤差分別為0.4238 和0.4549。模型驗證結(jié)果顯示，番茄 SSC和 TS模型預(yù)測結(jié)果 與標(biāo) 準(zhǔn)理化值相關(guān)系數(shù)分別為 0.9855和 0.9449，均方根誤差分別為 0.0663。Brix和 0.5715 。利用自行搭建的可見一近紅外漫透射光譜檢測系統(tǒng)完全可以實現(xiàn)番茄可溶性固形物及總糖含量的快速無損預(yù)測，為番茄內(nèi)部品質(zhì)的評價提供了實時、無損、快速的檢測方法，為其在線分級提供理論基礎(chǔ)。

番茄可見一近紅外漫透射光譜利用自行搭建的可見一近紅外漫透射光譜檢測系統(tǒng)分別對4O個番茄樣品進行光譜曲線的采集，采集后的原始平均光譜曲線。由于漫透射原始光譜曲線兩端噪聲較大 ，參考 700~900nrn為近紅外評判水果內(nèi)部品質(zhì)指標(biāo)的“診斷窗 口-[15]，選 取信 息量 較 豐富 且平滑的630～ 920nm范圍內(nèi)的光譜信息作為定標(biāo)和建模。分別用 15點 SC-卷積平滑(SCrSmooth)、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換(SNV)、多元散射校正(MSC)、一階導(dǎo)數(shù)(FD)、二階導(dǎo)數(shù)(SD)、小波消噪等預(yù)處理方法對原始平均光譜進行了預(yù)處理，其中15點 SG卷積平滑 、多元散射校正 、一階導(dǎo)數(shù)預(yù)處理后的光譜曲線。

基于漫透射光譜技術(shù)的番茄可溶性固形物隨著人們生活水平的提高，果蔬的內(nèi)部品質(zhì)越來越受到人們的重視。果蔬內(nèi)部品質(zhì)的傳統(tǒng)化學(xué)檢測方法精度高，但操作繁瑣、耗時長、破壞樣本、試劑成本較高。現(xiàn)今基于光學(xué)技術(shù)的快速無損檢測方法正逐 步取代傳統(tǒng)化學(xué)取樣檢測 Ⅲ ，已在蘋果 、西瓜 、柑橘 、獼猴桃 、馬鈴薯等果蔬 的內(nèi)部品質(zhì)檢測 中發(fā)揮重要 的作用。番茄(Tomato)富含 多種 營養(yǎng) 成分 ，能為人體提供不可缺少的糖、有機酸、礦物質(zhì)、維生素等，它栽培范圍廣，供市時間長并有良好的后熟性，已經(jīng)成為世界第二大蔬菜消費品。在番茄的眾多內(nèi)部品質(zhì)指標(biāo)中，番茄可溶性固形物 (solublesolidscontent，SSC)和總糖 (totalsugar，TS)對番茄的風(fēng)味 口感起著重要的影響，是評價番茄內(nèi)部品質(zhì)的重要指標(biāo)之一 。

番茄可溶性固形物及總糖在實際應(yīng)用中的檢測主要為化學(xué)方法，國內(nèi)外不少學(xué)者基于光學(xué)技術(shù)進行了番茄總糖等內(nèi)部品質(zhì)的快速無損檢測研究。金同銘等最早在1997年應(yīng)用近紅外光譜分析技術(shù)檢測番 茄中糖酸等含量。馬蘭等基于近紅外漫反射光譜方法對番茄總糖建立了預(yù)測模型，其相關(guān)系數(shù)為0．930，均方差為0．466。Flores等_1u利用近紅外光譜分析技術(shù)對番茄可溶性固形物(SSC)和可滴定酸 (TA)進行了預(yù)測。張若宇等利用高光譜漫透射成像技術(shù)實現(xiàn)了番茄可溶性固形物含量的有效測定，其模型均方根誤差為 0.133，相關(guān)系數(shù)為 0．9O。以上大部分研究均基于近紅外漫反射光譜技術(shù)，少有基于漫透射技術(shù)的番茄品質(zhì)無損快速檢測的相關(guān)研 究報道 。近紅外漫透射光譜技術(shù)可以反映番茄內(nèi)部整體信息，較適合番茄這樣不均勻樣品內(nèi)部品質(zhì)的預(yù)測。基于可見一近紅外漫透射原理，設(shè)計了番茄專用環(huán)形光源，搭建了番茄可見一近紅外漫透射檢測系統(tǒng)，并基于該檢測系統(tǒng)對番茄可溶性固形物及總糖含量進行了無損傷檢測研究。旨在基于可見一近紅外漫透射原理建立反映番茄整體內(nèi)部信息的可靠穩(wěn)定的可溶性固形物(以下簡稱 SSC)及總糖(以下簡稱 TS)含量 的快速無損檢測方法。

基于可見一近紅外漫透射原理設(shè)計了番茄專用環(huán)形光源，自行搭建了番茄可見一近紅外漫透射檢測系統(tǒng)，并對番茄可溶性固形物(SSC)含量及總糖(TS)進行了快速無損檢測研究 。結(jié)果表明：基于自行搭建的可見一近紅外漫透射系統(tǒng)采集的光譜經(jīng) SG平滑預(yù)處理的SSC預(yù)測模型結(jié)果最好，R和R分別為0．9956和0．9760。經(jīng)SG平滑后一階導(dǎo)數(shù)預(yù)處理建立的TS預(yù)測模型結(jié)果最好，R 和 R。分 別 為 0．9691和0．9729。本研究還對所建立 的 SSC和 TS預(yù)測模型進行了實驗驗證 。SSC模型預(yù)測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)理化值相關(guān)系數(shù)為0．9855，均方根誤差為0．0663。Brix，TS模型預(yù)測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)理化值相關(guān)系數(shù)為 0．9449，均方根誤差為 0．5715 。利用自行搭建的可見一近紅外漫透射光譜檢測系統(tǒng)完全可以實現(xiàn)番茄可溶性固形物及總糖含量的快速無損預(yù)測，為以后的番茄品質(zhì)指標(biāo)的快速無損在線分級提供了理論基礎(chǔ)2。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

黃頭生 - 副教授 - 華北電力大學(xué)