Cải thiện dự đoán về độ cứng của xoài ‘Kent’ trong quá trình chín bằng quang phổ cận hồng ngoại được hỗ trợ bởi hồi quy bình phương một phần nhỏ nhất khoảng thời gian

Xoài (Mangifera indica L.) là loại trái cây nhiệt đới, có nguồn gốc trên toàn thế giới để cung cấp cho thị trường tiêu dùng ở Châu Âu. Thường thì xoài được vận chuyển qua đường biển trong các thùng chứa lạnh ở 8–10 ° C và trong một số trường hợp trong điều kiện khí quyển được kiểm soát. Khi đến các nước châu Âu, một lượng lớn trái cây được làm chín trong các điều kiện quy định để cung cấp trái cây 'Ăn ngay' cho người tiêu dùng. Sau đó là một thách thức do sự thay đổi lớn trong giai đoạn chín của quả khi đến. Hiện tại không có phương pháp luận tốt nào để giám sát và kiểm soát nhanh chóng và không phá hoại quá trình chín của xoài. Một chỉ số chính của độ chín của xoài là độ chắc của quả. Trong nghiên cứu này, máy quang phổ kế cận hồng ngoại nhìn thấy được (400–1130 nm) (VNIR) cầm tay được sử dụng để dự đoán độ chắc của từng quả xoài đang chín.

Quá trình chín của xoài ‘Kent’ được theo dõi trong 10 ngày ở 20 ° C và độ ẩm tương đối (RH) là 85%. Độ săn chắc của quả cách ngày (được đo bằng máy phân tích độ cứng âm học AWETA) và phổ NIR được xác định trên 2 mặt đối diện của quả. Hồi quy bình phương tối thiểu theo khoảng thời gian (iPLSR) được sử dụng để xác định các bước sóng quan trọng chịu trách nhiệm dự đoán độ chắc của xoài.

Kết quả cho thấy sự thay đổi trong phổ VNIR cùng với sự thay đổi độ cứng của xoài. Mô hình dựa trên bước sóng đã chọn hoạt động tốt hơn đáng kể so với PLSR không chọn trước bước sóng.

Hình 1. (A). Thay đổi độ cứng của xoài qua các ngày bảo quản. (B). Thay đổi phổ VNIR trung bình của xoài trong dải phổ 400–1135 nm. (C). Thay đổi phổ NIR trung bình của xoài trong dải quang phổ 700–1135 nm.

Hình 2. Kết quả hồi quy bình phương tối thiểu một phần (PLSR). (A). sự phát triển của gốc có nghĩa là sai số bình phương (RMSE) như một hàm của các biến tiềm ẩn (LVs), (B). Bộ hiệu chuẩn và (C). Tập kiểm tra.

Hình 3. Các khoảng được chọn với hồi quy bình phương tối thiểu từng phần (PLSR). (A). Kích thước cửa sổ là 5 và (B). Kích thước cửa sổ là 10. Các đường thẳng đứng là vùng quang phổ được chọn bởi iPLSR.

Hồi quy dựa trên iPLSR cung cấp mối tương quan của hiệu chuẩn và dự đoán là R2c = 0,75 và R2p = 0,75, và giá trị gốc có nghĩa là sai số bình phương của hiệu chuẩn và dự đoán lần lượt là 6,02 Hz2g2 / 3 và 5,92 Hz2g2 / 3. Mô hình iPLSR hoạt động tốt hơn mô hình PLSR tiêu chuẩn hơn 12% trong R2p và giảm 14% lỗi dự đoán. Các dự đoán của mô hình cung cấp sự phát triển của độ cứng trong quá trình thử nghiệm chín hoàn toàn. Việc tiếp cận không phá hủy độ rắn chắc của xoài trong quá trình chín có thể hỗ trợ tối ưu hóa quy trình để đáp ứng tốt hơn nhu cầu thị trường.

Hình 4. Hồi quy bình phương tối thiếu từng phần (PLSR) với các biến được chọn. (A). Sự phát triển của gốc có nghĩa là sai số bình phương (RMSE) như một hàm của các biến tiềm ẩn (LVs) cho kích thước khoảng 5, (B). Bộ hiệu chuẩn, (C). Bộ thử nghiệm, (D). Sự phát triển của RMSE dưới dạng một hàm của các biến tiềm ẩn (LVs) cho kích thước khoảng 10, (E). Bộ hiệu chuẩn và (F). Tập kiểm tra.

 

Hình 5. Sự phát triển độ chắc của 8 quả xoài. Độ cứng trung bình tham chiếu từ các phép đo âm thanh được trình bày bằng màu xanh lam và độ cứng được dự đoán bằng quang phổ NIR được trình bày bằng màu đỏ. Các thanh lỗi trong độ cứng dự đoán của quang phổ NIR được tính toán bằng cách cộng và trừ RMSEP khỏi độ cứng dự đoán. (Để giải thích các tham chiếu đến màu sắc trong chú giải hình này, người đọc được tham khảo phiên bản web của bài viết này.)

 

Xem đầy đủ bài báo cáo tại đây>>>