番茄是世界范圍內(nèi)廣泛栽培的作物，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，即是蔬菜又是水果。番茄果實(shí)的糖、酸含量決定著番茄果實(shí)的口感和風(fēng)味，而可溶性固形物含量包含由番茄中可溶性糖、酸、維生素等構(gòu)成，不僅能夠反映甜度口感，更是反應(yīng)番茄內(nèi)部品質(zhì)的重要因素。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)番茄可溶性固形物含量的快速檢測(cè)對(duì)番茄的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活有著巨大的幫助。

近年來(lái)，基于近紅外光譜的無(wú)損檢測(cè)在化工、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，尤其在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)快速檢測(cè)方面發(fā)展迅速。近紅外譜區(qū)是電磁波譜中很窄的區(qū)段，其波長(zhǎng)范圍為近紅外光譜區(qū)介于可見(jiàn)光與中紅外光譜區(qū)之間，波長(zhǎng)范圍在780 -2526nm，近紅外光譜作為一種分析技術(shù)，可以測(cè)定有機(jī)物及部分無(wú)機(jī)物。許多物質(zhì)種等到基團(tuán)（如Ｏ—Ｈ，Ｃ—Ｈ，Ｈ—Ｎ等）在都有其固定的振動(dòng)頻率。當(dāng)分子受到近紅外線照射時(shí)，被激發(fā)產(chǎn)生共振，同時(shí)光的能量一部分被吸收，測(cè)量其吸收光可以得到極為復(fù)雜的圖譜，這種圖譜表示被測(cè)物質(zhì)的特征。不同物質(zhì)在近紅外區(qū)域有豐富的吸收光譜，每種成分都有其特定的吸收特征，這就為近紅外光譜定量分析提供了基礎(chǔ)。

近紅外光譜儀用于番茄可溶性固形物的操作流程如下：1.樣本及數(shù)據(jù)的采集：選取表面均勻、光滑無(wú)損傷的番茄。采集光譜前將樣本放置于實(shí)驗(yàn)室，消除溫度變化帶來(lái)的差異。依次編號(hào)和標(biāo)記采集部位，光譜和化學(xué)值采集點(diǎn)要同屬一個(gè)部位。采集好可溶性固形物濕化學(xué)數(shù)據(jù)及光譜數(shù)據(jù)用于后續(xù)建模。另，還要選取校正集樣品、以及驗(yàn)證集樣品。

2.光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理：由于光譜儀采集的數(shù)據(jù)除有效的信息外,還包含了大量的噪聲,如雜散光等。這些因素會(huì)給預(yù)測(cè)結(jié)果帶來(lái)較大誤差。因此,需要對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)比了標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換 (standard normal variate,SNV)、多元散射校正(multiplicative scattering correction,MSC)、歸一化 (normalization,NOR)和卷積平滑(SG-Smooth,SG)四種預(yù)處理方法,以及他們的組合帶來(lái)的降噪效果。選擇*適合的處理方法。下一步驟開(kāi)始進(jìn)行建模。

3.確定模型評(píng)價(jià)指標(biāo)：近紅外光譜模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)很多,本工作選擇的是相關(guān)系數(shù)R² 、校正均方根誤差RMSEC、預(yù)測(cè)均方根誤差RMSEP和交互驗(yàn)證均方根誤差RMSECV。其中R²表示光譜數(shù)據(jù)和化學(xué)值的相關(guān)性,RMSEC,RMSEP和RMSECV分別表示校正集、預(yù)測(cè)集和交叉驗(yàn)證的偏差。以R大,RMSEC,RMSEP，RMSECV越小的模型為*優(yōu)模型。

4.驗(yàn)證模型的預(yù)測(cè)結(jié)果良好后可投入使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)大批量番茄的無(wú)損檢測(cè)，也可考慮繼續(xù)擴(kuò)大番茄樣本的種類(lèi)和范圍，使模型具有更好的普適性。

在近紅外光譜分析應(yīng)用中經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題是模型穩(wěn)健性，包括模型的抗干擾能力和適用范圍，提高其適用范圍要解決的主要問(wèn)題即模型傳遞，在某一儀器上建立的多元校正模型，在另一臺(tái)相同型號(hào)的儀器上使用時(shí)其預(yù)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生較大的偏差，甚至校正模型根本無(wú)法使用。這種情況的發(fā)生是因?yàn)闇y(cè)量光譜不僅包含了樣品組分引起的光譜響應(yīng)，還包含了儀器、測(cè)量條件的特性。模型傳遞問(wèn)題是近紅外光譜技術(shù)中一個(gè)重要的問(wèn)題，直接影響到模型的推廣與應(yīng)用。布魯克的近紅外光譜儀很好的解決了模型傳遞這一問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)模型在新舊儀器、不同型號(hào)之間***傳遞。這一問(wèn)題的解決極大的提高布魯克近紅外光譜儀的實(shí)用性，其應(yīng)用范圍也更加廣泛。