2026-06-29 14:51:05, YYC 步琦实验室设备贸易(上海)有限公司
使用 proxiScout™
进行大豆质量现场分析
在线近红外应用
”
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简介
本研究评估了 ProxiScout™ 便携式近红外光谱分析仪在快速、无损预测大豆中油酸和亚油酸含量方面的性能。区分高油酸大豆与常规大豆对于确保产品质量、满足标签要求以及实现供应链价值最大化至关重要。
由于监管限制反式脂肪,市场对高油酸大豆油的需求不断增加,食品公司需要快速有效的方法来验证所接收用于加工的大豆的成分。传统的实验室技术,如气相色谱-火焰离子化检测法(GC-FID),耗时、成本高且需要专业人员操作。
近红外(NIR)光谱技术为测量大豆关键参数提供了一种快速、无损的替代方法。本研究展示了 ProxiScout™ 在分析大豆样品以确定其油酸和亚油酸含量方面的有效性,为现场质量评估提供了有价值的工具。
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实验设备
▲ ProxiScout™
使用 ProxiScout™ 便携式近红外扫描仪收集大豆样品的光谱数据。该设备只需很少的培训即可实现实时质量控制和筛查,利用漫反射光谱捕获光谱。
设置:漫反射
光谱范围:1350-2550 nm
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样品与测量条件
3.1 样品收集
样品总数:从四个不同供应商收集的 88 个大豆样品。
样品类型:
常规大豆
高油酸大豆
环境测试:将两个完整大豆样品分别储存在 -20°C、4°C 和 20°C 下,以评估模型在极端温度变化下的性能。
3.2 测量条件
扫描时间:每个样品 5 秒
分辨率:在 λ = 1,550 nm 处为 16 nm
光斑大小:10 mm²
温度:室温
平均处理:对研磨样品测量 6 次,对完整大豆测量 12 次,并对结果进行平均后用于分析。
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测量步骤
4.1 参考方法
使用气相色谱(FID)分析乙醚提取脂肪中的脂肪酸谱。结果以每 100 克样品中脂肪酸的克数表示。使用实验室参考值对基于近红外的预测模型进行校准和验证。
表1:成分描述
4.2 校准模型开发
采用偏最小二乘(PLS)回归模型建立光谱数据与实验室测量的油酸和亚油酸含量之间的线性关系。模型通过以下方式进行优化:
交叉验证技术以提高预测准确性。
广义样品校准,确保对单元间变化和环境影响(如温度变化)的稳健性。
4.3 数据分析
PLS 模型使用交叉验证进行评估,交叉验证包括将数据分为校准集和验证集、训练模型并测试其性能。统计参数包括:
R²(决定系数):衡量预测值与实际值的匹配程度(越接近 1 越好)。
RMSE(均方根误差):表示预测误差(越小越好)。
Bias(偏差):衡量与实际值的偏差(越接近 0 越理想)。
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结果
5.1 模型性能指标
交叉验证的结果如 图 1 所示。为了量化模型的准确性,总结了以下统计特征:
▲ 图 1:参考数据(化学分析)与模型预测结果之间的关系。每个点代表一个测试样品,其中 X 坐标为参考值,y 坐标为模型预测值。红线代表理想模型,R²(理想值为 1)表示模型偏离理想模型的程度。a) 亚油酸,b) 油酸。
本研究表明,扫描仪在预测研磨样品方面提供了极好的结果。此外,可以对完整大豆进行分析以进行快速筛查,无需样品前处理(表 2)。
表 2:校准模型和交叉验证统计的性能
表 3:温度影响研究的性能
5.2 主要观察结果
ProxiScout™ 扫描仪成功区分了高油酸大豆和常规大豆。
完整大豆可用于快速筛查,而研磨大豆则提供更高的准确性。
温度变化研究证实了模型的稳健性,以及在不同温度条件下的偏差最小。
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实验结论
6.1 与标准方法的比较
ProxiScout™ 的结果与 GC-FID 测量结果非常吻合,验证了其适用于现场筛查。与实验室方法不同,ProxiScout™ 可提供即时结果,消除了样品运输和制备的延迟。
ProxiScout™ 便携式近红外扫描仪在评估大豆质量、高精度区分高油酸大豆与常规大豆方面表现出优异的性能。其分析完整样品和研磨样品的能力使其成为大豆加工商、质量控制实验室和食品制造商的通用工具。实时数据收集和云存储的集成确保了整个供应链的无缝监控。
瑞士步琦
BUCHI 集团是实验室蒸发、提取、浓缩、纯化、干燥及化学合成等前处理和分析技术的市场领导者。旋转蒸发仪、平行蒸发仪、喷雾干燥仪、冷冻干燥、固液萃取仪、中压/高压制备液相色谱、超临界流体色谱、二维液相色谱、凯氏定氮系统、熔点测定仪、近红外光谱仪等相关产品构成了 BUCHI 实验室前处理与分析技术的产品线。同时,BUCHI 还提供从便携式,实验室到在线过程近红外分析的全套解决方案,确保数据的准确性与可靠性。BUCHI 与全球广大科学家进行着密切的合作, 支持其在科研道路上不断探索。我们致力于为客户提供智慧实验室整体解决方案, 帮助客户获得成功。
BUCHI 成立于1939年,集团总部位于瑞士的弗拉维尔,在美国、中国、日本、印度、巴西、英国等国家都设有分公司或代表处。 步琦实验室设备贸易(上海)有限公司 是 BUCHI 集团在华设立的全资子公司,主要负责为中国市场提供产品、技术和服务支持。2024年步琦仪器设备(上海)有限公司成立,致力于为中国客户提供国产化设备服务。
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