[发明专利]单粒油菜籽品质的近红外光谱在线无损检测方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于农业检测设备和检测方法领域，具体涉及粮油作物籽粒品质在线检测的方法及其专用装置，与近红外光谱无损检测领域相关。

背景技术

我国是世界油菜主产国之一，2001～2010年平均种植面积约690万公顷，油菜籽总产量约1200万吨，占世界总量的30%左右。油菜籽中包含芥酸、亚麻酸、油酸、亚油酸、蛋白质、硫苷等成分，是我主要国食用植物油、饲料用植物蛋白饼粕来源；也是生物柴油，工业、医药用油脂的重要来源。

不同品种的油菜籽成分含量差别较大，同一品种的油菜受生长环境的影响，成分也不一致。不同用途对油菜籽的要求也不同：用于食用油榨取时，要求芥酸、亚麻酸等饱和脂肪酸含量低，保证食用营养价值与健康；用于工业油脂制备时，要求芥酸含量高；饲料用菜籽饼粕要求蛋白质含量高、硫苷含量低。油菜籽采收过程中会出现未熟、霉变（生霉）和热损伤的不完善粒及其它杂质。籽粒水分大或未成熟粒多会导致贮藏期间发生霉变，含油率、含水率的不同，对贮藏时的温度、相对湿度、堆放高度等要求也不同。因此实际生产中需要实施油菜种子和原料质量控制，最大化油菜种植和加工经济效益。

农作物种子和原料质量控制须以其单籽粒的品质为基础，因此需要准确、快速、便捷、适用的单粒油菜籽品质检测技术与装备，为实施品质控制提供技术支撑。油菜籽的品质包括涉及内部成分的含油量、各种饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸、硫苷、蛋白质和水分含量，以及发芽、霉变、未熟和热损伤的不完善籽粒率及含杂率等多个指标。其中生霉、未熟和热损伤的不完善籽粒率及含杂率通常是人工筛选视检；内部成分检测方法是通过化学方法采用手工、自动半自动化仪器对油菜籽的含油量、水分、蛋白质含量等品质特性进行检测，或借助大型仪器设备，如气相色谱仪、液相色谱仪、高效液相色谱仪等对油菜籽的脂肪酸组分、硫苷含量进行分析测定。这类检测方法过程复杂耗时、劳动量大、成本高，多属于破坏性检测，不适用于实际生产中油菜籽品质控制。因此实施快速、便捷、适用和先进的单粒油菜籽品质检测对实际生产中实施精准全面的油菜种子和原料质量控制，最大化油菜生产经济效益具有重要的理论价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单粒油菜籽品质的近红外光谱在线无损检测方法与装置。通过在线采集单粒油菜籽样品的光谱信息，根据要求检测的油菜籽品质指标离线对已采光谱的各单粒油菜籽样品进行待检测品质的理化分析测试，利用采集的单粒油菜籽光谱和已测定的油菜籽粒的品质指标理化参考值，通过化学计量学方法建立基于光谱信息的单粒油菜籽品质检测模型，对待测样品的待检测指标进行实时在线无损检测。

本发明的技术方案如下：

一种单粒油菜籽品质的近红外光谱在线无损检测方法，其步骤如下：

1)离线建立品质检测模型：

在线采集单粒油菜籽样品的光谱信息，根据要求检测的油菜籽品质指标，离线对已采光谱的单粒油菜籽样品进行分析测试，获得其品质指标参考值，利用采集的单粒油菜籽光谱和测定的对应油菜籽粒品质指标理化参考值，通过化学计量学方法，建立基于光谱信息的单粒油菜籽品质检测模型；

2)在线检测：

在线检测时，自动采集待测单粒油菜籽样品的光谱信息，利用离线建立的单粒油菜籽品质检测模型，对待测样品的待检测指标进行实时在线无损检测。

所述的在线采集单粒油菜籽的光谱信息后，经过消噪、校正、微分预处理（陆婉珍，《现代近红外光谱分析技术》，中国石化出版社，北京，2007版）后，通过特征波长选择、主因子分析，提取表征单粒油菜籽品质的有效光谱信息（陆婉珍，《现代近红外光谱分析技术》，中国石化出版社，北京，2007版）进行单粒油菜籽品质的定量与定性无损检测。

申请人研制了一种实施上述的单粒油菜籽品质的近红外光谱在线无损检测方法的专用装置，该装置包括光谱信号采集光纤1、光谱采集控制光电传感器2、单粒取样装置3、近红外光谱仪4、入射光纤5、光源6、电机7、负压管道8、正压管道9、正负压风机10和计算机11，所述的正负压风机10通过负压管道8和正压管道9与单粒取样装置3相连，电机7与单粒取样装置3通过取样器轴16连接，入射光纤5将光源6传递至单粒取样装置3中，光谱采集控制光电传感器2固定在单粒取样装置3上，检测到样品后，发送信号给近红外光谱仪4，近红外光谱仪4采集经光谱信号采集光纤1传输的样品光谱信息发送给计算机11。