论文部分内容阅读
成熟度直接影响烟叶烘烤后质量,我国田间烟叶成熟度识别基本上是由烟农直观判断,准确度不高,需要一种科学、快速、操作性强的检测技术方法,以便于对田间烟叶成熟度进行准确快速识别。近红外光谱技术是一种无损、快速的检测方法,在烟草领域具有广泛的应用,可为田间烟叶成熟度识别提供了一种科学、有效的方法。本研究基于近红外光谱技术和化学计量学算法对烟叶成熟度进行了定性分析与数字化研究,通过建立的模型对样品烟叶进行了成熟度判别并对其烤后品质进行了分析。试验结果如下:(1)田间采集近红外光谱时环境因素对光谱具有较大影响。不同光照度、温度等不同条件下,采集的近红外光谱具有差异。用人工气候箱模拟了不同光照度、温度等光谱采集环境,建立了光谱分析模型的光照度、温度的校正系数表,增强了模型的稳定性和适用范围。(2)对烟叶成熟度定性分析时选择较优分类方法发现:相较主成分分析(PCA)、K最邻近算法(KNN)、支撑向量机(SVM)等方法,随机森林(RF)方法能较有效的分类近红外光谱信息,对K326烟叶成熟度进行分类。RF方法预测准确率优于其他方法,实现了上部叶和下部叶较高的预测准确率,训练集预测正确率达87.5%以上,预测集正确率达90%以上,且较其他方法相对稳定。(3)SPAD值与烟叶成熟度相关性较强,通过测定SPAD值可以反映烟叶的成熟度。使用偏最小二乘法(PLS)方法对烟叶成熟度光谱建立烟叶SPAD定量预测模型,以实现对田间烟叶成熟度的数字化研究。结果表明使用中、上部烟叶光谱建立的烟叶SPAD定量预测模型都较为理想,误差较小,准确度较高。这说明通过近红外光谱技术能够对烟叶成熟度进行数字化研究。(4)通过近红外光谱模型划分的5个不同成熟度在对初烤烟叶的质量分析中发现,不同成熟度初烤烟叶之间物理性状、外观质量、化学成分都存在明显差异。这说明建立的模型较为可靠,能够对烟叶进行多方面的分析,从而对烟叶进行不同成熟度的划分。(5)对保山市K326烤后化学成分进行检测,结果表明中、上部烟叶从生叶到长至成熟过程,抗张强度和平衡含水率都呈现增加趋势,并且在烟叶成熟时达到最大值,长至过熟时,抗张强度和平衡含水率减少。上部叶尚熟(M3)、中部叶成熟(M4)的含梗率较低,填充值较高,厚度适中,可用性较好。中、上部烟叶中M3、M4的颜色为橘黄色、叶片结构疏松,身份中等或稍厚,油分多,色度强,外观质量较好。烟叶成熟时中部叶总糖含量为24%-25%,上部叶总糖含量为27%-29%,含量偏高。此外烟碱含量也普遍较高。烟叶长至成熟过程中,总糖、还原糖、烟碱、钾含量逐渐增加;长至过熟时,总糖、还原糖含量减少。氮素随烟叶成熟等级增加一直减少。