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步琦近紅外來保障白酒的品質(zhì)

高粱是我國公認(rèn)的白酒傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵的主要原料。高粱中淀粉是產(chǎn)生酒精的主要物質(zhì)，高粱籽粒中淀粉含量越多，出酒率就越高，其中優(yōu)質(zhì)釀酒高粱的總淀粉比例應(yīng)在 90% 以上。并且相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，白酒的出酒率和品質(zhì)，均與高粱中籽粒直鏈淀粉含量與支鏈淀粉含量的比值大小有重要關(guān)系。由此可見，準(zhǔn)確高效地檢測(cè)高粱中支鏈淀粉、直鏈淀粉含量對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)白酒具有十分重要的意義。

傳統(tǒng)的國標(biāo)檢測(cè)方法操作繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無法滿足現(xiàn)代白酒企業(yè)對(duì)釀酒原料高粱的檢測(cè)需求。而近紅外光譜分析技術(shù)(NIR)作為一種高效無損檢測(cè)技術(shù)，具有分析時(shí)長(zhǎng)短、檢測(cè)效率高、無需前處理、綠色環(huán)保、操作簡(jiǎn)單，可同時(shí)完成樣品的多個(gè)指標(biāo)同時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。為現(xiàn)代白酒企業(yè)快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確地測(cè)定釀酒原料高粱中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量提供了科學(xué)的參考。

1 實(shí)驗(yàn)儀器

Buchi N-500 傅里葉變換近紅外光譜儀：瑞士步琦有限公司；儀器光源：鹵鎢燈；檢測(cè)器：溫控 InGaAs，光譜范圍為(4000～10000)cm-1，分辨率為 8cm-1，掃描次數(shù)為 32 次，采集釀酒高粱樣本的全波長(zhǎng)范圍內(nèi)近紅外光譜信息。

▲ BUCHI NIRFlex N500 近紅外光譜儀

2 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)所用釀酒高粱樣品共 240 個(gè)，采用漫反射方式采集掃描釀酒高粱樣品的近紅外光譜。釀酒高粱中支鏈淀粉和直鏈淀粉含量參照 GB 7648—1987 中改進(jìn)的紫外可見分光光度法測(cè)定。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1. 模型建立及評(píng)價(jià)

采用偏最小二乘法(PLS)分別建立釀酒高粱中支鏈淀粉和直鏈淀粉的全光譜偏最小二乘模型(全光譜-PLS)、無信息變量消除偏最小二乘模型(UVE-PLS)、無信息變量消除法結(jié)合遺傳算法偏最小二乘法模型(UVE-GA-PLS)和無信息變量消除法結(jié)合連續(xù)投影算法偏最小二乘模型(UVE-SPA-PLS)，并通過所建立的不同定量模型中模型的決定系數(shù)(R2)、校正標(biāo)準(zhǔn)偏差(RMSEC)、預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RMSEP)、最佳主成分?jǐn)?shù)以及相對(duì)分析誤差(RPD)等相關(guān)評(píng)價(jià)參數(shù)來評(píng)價(jià)所建立的模型性能。不同模型相關(guān)參數(shù)如表4所示：

經(jīng)過無信息變量消除法結(jié)合遺傳算法(UVE-GA)篩選后所建立的模型效果最優(yōu)，R2 分別為 0.9523 和 0.9417， RMSEP 分別為 1.2845 和 0.1434，RPD 分別為 12.1 和 34.2，所得波點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)支鏈淀粉和直鏈淀粉的 O-H、C-H、C-O 等主要官能團(tuán)的基頻與倍頻吸收峰。說明經(jīng)過無信息變量消除法結(jié)合遺傳算法(UVE-GA)篩選之后，保留了各指標(biāo)中的主要特征吸收波長(zhǎng)，消除了大部分無效波長(zhǎng)變量的干擾。

2. 模型驗(yàn)證

模型實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的分布如下圖所示：

釀酒高粱中支鏈淀粉和直鏈淀粉的實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值呈較好的線性分布，又經(jīng)過相關(guān)t檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值無較大的差異，經(jīng)驗(yàn)證，R2分別達(dá)到0.9517、0.9402，RMSEP 分別為 1.3276、0.0901，RPD 分別為 11.72、31.24。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

結(jié)果表明該模型的結(jié)果顯示精準(zhǔn)度高，穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)，并且可以代替化學(xué)方法測(cè)定高粱籽粒直鏈淀粉、支鏈淀粉的含量，為現(xiàn)代白酒企業(yè)快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確地測(cè)定釀酒原料高粱中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量提供了科學(xué)的參考。

5 產(chǎn)品推薦

近紅外 ProxiMate? 是一款堅(jiān)固、緊湊且易于使用的旁線 NIR 儀器。它可以減少生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間，為批量樣品提供快速質(zhì)量控制。直觀的用戶界面可讓每個(gè)人操作。

近紅外 NIRFlex? N-500 是一款模塊化 FT-NIR 光譜儀，可為各個(gè)行業(yè)的來料檢查、質(zhì)量控制和研發(fā)目的提供可靠的分析結(jié)果。它提供廣泛的測(cè)量單元和附件，以及在整個(gè) NIR 范圍內(nèi)的最高波長(zhǎng)精度。