توسعه ابزارهای اندازهگیری سریع برای ارزیابی خصوصیات کیفی نیشکر شامل غلظت قند و محتوای رطوبت بدون نیاز به استخراج عصاره از ساقه از جمله ضرورتهای فناوری در کشاورزی و صنعت این محصول میباشد. در این پژوهش، یک پراب دیالکتریک با قابلیت توسعه و بهکارگیری به شکل قابلحمل توسعه داده شد و عملکرد آن برای اندازهگیری غلظت قند (بر حسب درجه بریکس) و محتوای رطوبت روی نمونههای ساقه از هفت رقم نیشکر در بازه فرکانسی MHz 150-0 مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین بهمنظور مقایسه و بهبود دقت اندازهگیری غلظت قند، توانایی روش طیفسنجی مرئی- فروسرخ نزدیک موج کوتاه (Vis-SWNIR) در محدوده طول موج 1100-400 نانومتر بررسی شد. از مدلهای رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLS) و شبکههای عصبی مصنوعی (ANN) برای پیشبینی درجه بریکس و محتوای رطوبت نمونهها استفاده شد. علاوهبر ارزیابی مستقل عملکرد هر دو روش در بهترین حالت با 1.14= RMSEP و 1.88= RMSEP برای اندازهگیری بریکس بهترتیب با روشهای طیفسنجی Vis-SWNIR و دیالکتریک، روشهای تلفیق داده (سطح پایین و سطح متوسط) برای استفاده از اثر همافزایی اطلاعات بهدستآمده از دو روش بهکار گرفته شد. در پیشبینی بریکس، بهترین نتیجه مربوط به روش تلفیق داده سطح پایین با 0.94= R2p و 0.74=RMSEP بود. همچنین روش تلفیق داده سطح متوسط با 0.89= R2p و 0.93= RMSEP بهترین نتیجه را در پیشگویی مقادیر محتوای رطوبت داشت. بنابراین، رویکرد تلفیق داده بهطور موثر دقت پیشبینی مدلهای توصیفکننده را بهبود بخشید و میتواند بهعنوان روش و ابزاری قابلاعتماد در اندازهگیری خصوصیات کیفی نیشکر مورد استفاده قرار گیرد.
Augusto, P., & Filho, C. (2009). Rapid determination of sucrose in chocolate mass using near infrared Analytica Chimica Acta, 631, 206-211. https://doi.org/10.1016/J.ACA.2008.10.049
Bahrami, M. E., Honarvar, M., Ansari, K., & Jamshidi, B. (2020). Measurement of quality parameters of sugarbeet juices using near-infrared spectroscopy and chemometrics. Journal of Food Engineering, 271, 109775. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109775
Bagherpour, H., Minaei, H., Abdollahian Noghabi, M., & Khorasani Fardvani, M. E. (2015). Non-destructive determination of sugar content in root beet by near infrared spectroscopy (NIRS). Food Science and Technology, 46(12), 219-228. (in Persian with English abstract).
Biancolillo, A., Bucci, R., & Marini, F. (2014). Data-fusion for multiplatform characterization of an Italian craft beer aimed at its authentication. Analytica Chimica Acta, 820, 23-31. https://doi.org/10.1016/j.aca.2014.02.024
Bobelyn, E., Serban, A. S., Nicu, M., Lammertyn, J., Nicoli, B. M., & Saeys, W. (2010). Postharvest quality predicted by NIR-spectroscopy: Study of the effect of biological variability on spectra and model performance. Postharvest Biology and Technology, 55(3), 133-143. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2009.09.006
Borras, E., Ferre, J., Boque, R., Mestres, M., Acena, L., & Busto, O. (2015). Data fusion methodologies for food and beverage authentication and quality assessment–A Review. Analytica Chimica Acta, 891(3), 1-14. https://doi.org/10.1016/j.aca.2015.04.042
Castanedo, F. (2013). A Review of Data Fusion Techniques. Hindawi Publishing Corporation, 2013, 1-19.
Chiatrakul, J., Terdwongworakul, A., Phuangsombut, K., & Phuangsombut, A. (2022). Improved evaluation of commercial cane sugar content in sugarcane stalk using near infrared hyperspectral imaging and stalk axis rotation technique. Biosystems Engineering,223, 161-173. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2022.08.019
Choi, J. H., Chen, P. A., Lee, B., & Yim, S. H. (2017). Portable, non-destructive tester integrating VIS/NIR reflectance spectroscopy for the detection of sugar content in Asian pears. ScientiaHorticulturae, 220(16), 147-153. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.03.050
Cole, M. R., Eggleston, G., Gilbert, A., & Chung, Y. J. (2016). Development of an analytical method to measure insoluble and soluble starch in sugarcane and sweet sorghum products. Food Chemistry, 190, 50-59. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.05.049
FAO. (2021). Food and Agricultural Organization of United Nations. Statistical Yearbook 2021. Rome. https://doi.org/10.4060,cb4477en
Fazayeli, A., Kamgar, S., Nassiri, S. M., Fazayeli, H., & Guardia, M. D. L. (2019). Dielectric spectroscopy as a potential technique for prediction of kiwifruit quality indices during storage. Information Processing in Agriculture,6(4), 479-486. https://doi.org/10.1016/j.inpa.2019.02.002
Fu, X., Ying, Y., Lu, H., Xu, H., & Yu, H. (2007). FT-NIR diffuse reflectance spectroscopy for kiwifruit firmness detection. Sensing and Instrumentation for Food Quality and Safety, 1, 29-35. https://doi.org/10.1007/s11694-007-9004-2
Garcia, A., Torres, J. L., De Blas, M., De Francisco, A., & Illanes, R. (2004). Dielectric characteristics of grape juice and wine. Journal ofBiosystems Engineering, 88(3), 343-349. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2004.04.008
Ghasemi-Varnamkhasti, M., Ghatreh-Samani, N., Naderi-Boldaji, M., Forina, M., & Bonyadian, M. (2017). Development of two dielectric sensors coupled with computational techniques for detecting milk adulteration. Computers and Electronics in Agriculture,140, 266-278. https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.06.005
Goodarzi, N., Movahhed, S., Shakouri, M. J., & Ahmadi Chenarbon, H. (2022). Feasibility of Visible/Near Infrared (Vis/NIR) Spectroscopy capability in classification of lemon samples during storage period by PCA, LDA and SVM identification methods. Iranian Journal of Food Science and Technology, 18, 335-352. https://doi.org/10.52547/fsct.18.120.26
Guo, W., Nelson, S. O., Trabelsi, S., & Kays, S. J. (2007). Dielectric properties of honeydew melons & correlation with quality. Microwave Power & Electromagnetic Energy, 41(2), 4454. https://doi.org/10.1080/08327823.2006.11688556
Guo, W., Zhu, X., Liu, Y., & Zhuang, H. (2010). Sugar and water contents of honey with dielectric property sensing. Journal of Food Engineering, 97(2), 275-281. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.10.024
Heise, H. M., & Winzen, R. (2006). Chemometrics in Near-Infrared Spectroscopy. In: Siesler, H. W., Ozaki, Y., Kawata, S. and Heise, H. M. (Eds.) Near-Infrared Spectroscopy: Principles, Instruments, Applications. 3rd Reprint. WileyVCH. Germany.
Hoog, N. A., Olthuis, W., Mayer, M. J. J., Yntema, D., Miedema, H., & van den Berg, A. (2012). Online fingerprinting of fluids using coaxial stub resonator technology. Sensors and Actuators, B: Chemical, 163(1), 90-96. https://doi.org/10.1016/j.snb.2012.01.012
Jamshidi, B., Minaei, S., Mohajerani, E., & Ghassemian, H. (2012). Reflectance Vis/NIR spectroscopy for nondestructive taste characterization of Valencia oranges. Computers and Electronics in Agriculture, 85, 64-69. https://doi.org/10.1016/j.compag.2012.03.008
Jamshidi, B., Minaei, S., Mohajerani, E., & Ghassemian, H. (2014). Effect of spectral pre-processing methods on non-destructive quality assessment of oranges using NIRS. Journal of Agricultural Engineering Research, 167, 264-271. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22092/JAER.2014.100188
Korel, F., Luzuriaga, D., & Balaban, M. O. (2001). Objective quality assessment of raw tilapia (Oreochromis niloticus) fillets using electronic nose and machine vision. Journal of Food Science, 66(7), 1018-1024.
Lal Mathur, R. B. (1990). Handbook of cane sugar technology. Oxford & Ibh Publishing Co. India. pp:11.
Langford, V. S., McKinley, A. J., & Quickenden, T. I. (2001). Temperature Dependence of the Visible-Near-Infrared Absorption Spectrum of Liquid Water. Journal of Physical Chemistry A, 105, 8916-8921. https://doi.org/10.1021/jp010093m
Luzuriaga, D. A. (1999). Application of computer vision and electronic nose technologies for quality assessment of color and odor of shrimp and salmon. PhD dissertation, Department of Food Science and Technology, University of Florida, Gainesville, FL.
Magwaza, L. S., Opara, U. L., Terry, L. A., Landahl, S., Cronje, P. J. R., Nieuwoudt, H. H., Hanssens, A., Saeys, W., & Nicolaï, B. M. (2013). Evaluation of Fourier transform-NIR spectroscopy for integrated external and internal quality assessment of Valencia oranges. Journal of Food Composition and Analysis, 31(1), 144-154. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2013.05.007
Mehrotra, R., & Siesler, H. W. (2003). Application of mid infrared/near infrared spectroscopy in sugar industry. Applied Spectroscopy Reviews, 38(3), 307-354. https://doi.org/10.1081/ASR-120024392
Mireei, S. A., Mohtasebi, S. S., Masoodi, R., Rafiei, S. H., & Arabanian, A. S. (2010). Application of FT-NIR spectroscopy in nondestructive maturity determination of Shahani date fruit. Iranian Journal of Biosystem Engineering, 41(2), 113-120. (in Persian with English abstract).
Mireei, A., Bagheri, R., Sadeghi, M., & Shahraki, A. (2016). Developing an electronic portable device based on dielectric power spectroscopy for non-destructive prediction of date moisture content. Sensors and Actuators A: Physical, 247, 289-297. https://doi.org/10.1016/j.sna.2016.06.012
Moomkesh, S., Mireei, S. A., Sadeghi, M., & Nazeri, M. (2017). Non-destructive prediction of quality parameters of sweet lemon (Citrus limetta) by Vis-SWNIR spectroscopy. Iranian Journal of Biosystems Engineering, 47(4), 603-613. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22059/IJBSE.2017.61991
Naderi-Boldaji, M., Fazelian-Dehkordi, M., Mireei, A., & Ghasemi-Varnamkhasti, M. (2015). Dielectric power spectroscopy as a potential technique for the non-destructive measurement of sugar concentration in Journal ofBiosystems Engineering, 140, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2015.09.003
Naderi-Boldaji, M., Mishra, P., Ahmadpour-Samani, M., Ghasemi-Varnamkhasti, M., Ghanbarian, D., & Izadi, Z. (2018). Potential of two dielectric spectroscopy techniques and chemometric analyses for detection of adulteration in grape syrup. Measurement, 127, 518-524. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2018.06.015
Nawi, M. N., Chen, G., Jensen, T., & Mehdizadeh, S. A. (2013). Prediction and classification of sugar content of sugarcane based on skin scanning using visible and shortwave near infrared. Biosystems Engineering, 115(2), 151-161. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2013.03.005
Nawi, N. M., Jensen, T., & Chen, G. (2012). The application of spectroscopic methods to predict sugarcane quality based on stalk cross-sectional scanning. Journal of American Society of Sugar Cane Technologists,32, 16-27.
Nelson, S. O. (2004). Agricultural applications of dielectric spectroscopy. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, 39(2), 75-85. https://doi.org/10.1080/08327823.2004.11688510
Pan, L., Zhu, Q., Lu, R., & McGrath, J. M. (2015). Determination of sucrose content in sugar beet by portable visible and near-infrared spectroscopy. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 167(15), 264-271. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.06.117
Peirs, A., Lam mertyn, J., Ooms, K., & Nicolaı, B. M. (2001). Prediction of the optimal picking date of different apple cultivars by means of VIS: NIR-spectroscopy. Postharvest Biology and Technology, 21(2), 189-199. https://doi.org/10.1016/S0925-5214(00)00145-9
Rudnitskaya, A., Kirsanov, D., Legin, A., Beullens, K., Lammertyn, J., & Nicolaï, B. M. (2006). Analysis of apples varieties– Comparison of electronic tongue with different analytical techniques. Sensors and Actuators B: Chemical, 116(1-2), 23-28. https://doi.org/10.1016/j.snb.2005.11.069
Sirisomboon, P. (2018). NIR spectroscopy for quality evaluation of fruits and vegetables. Materials Today: Proceedings, 5(10), 22481-22486. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.06.619
Skierucha, W., Wilczek, A., & Szypowska, A. (2012). Dielectric spectroscopy in agrophysics. International Agrophysics, 26, 187-197. https://doi.org/10.2478/v10247-012-0027-5
Soltani, M., Alimardani, R., & Omid, M. (2011). Evaluating banana ripening status from measuring dielectric properties. Journal of Food Engineering, 105(4), 625-631. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.03.032
Xiaobo, Z., Jiewen, Z., Xingyi, H., & Yanxiao, L. (2007). Use of FT-NIR spectrometry in non-invasive measurements of soluble solid contents (SSC) of 'Fuji' apple based on different PLS models. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 87(1), 43-51. https://doi.org/10.1016/j.chemolab.2006.09.003
نادری بلداجی,مجتبی , توحیدی,مجتبی و قاسمی ورنامخواستی,مهدی . (1403). ارزیابی روش طیفسنجی دیالکتریک در تلفیق با روش طیفسنجی Vis-SWNIR برای اندازهگیری غلظت قند روی نمونه ساقه نیشکر. ماشین های کشاورزی, 14(3), 235-252. doi: 10.22067/jam.2023.80620.1144
MLA
نادری بلداجی,مجتبی , , توحیدی,مجتبی , و قاسمی ورنامخواستی,مهدی . "ارزیابی روش طیفسنجی دیالکتریک در تلفیق با روش طیفسنجی Vis-SWNIR برای اندازهگیری غلظت قند روی نمونه ساقه نیشکر", ماشین های کشاورزی, 14, 3, 1403, 235-252. doi: 10.22067/jam.2023.80620.1144
HARVARD
نادری بلداجی مجتبی, توحیدی مجتبی, قاسمی ورنامخواستی مهدی. (1403). 'ارزیابی روش طیفسنجی دیالکتریک در تلفیق با روش طیفسنجی Vis-SWNIR برای اندازهگیری غلظت قند روی نمونه ساقه نیشکر', ماشین های کشاورزی, 14(3), pp. 235-252. doi: 10.22067/jam.2023.80620.1144
CHICAGO
مجتبی نادری بلداجی, مجتبی توحیدی و مهدی قاسمی ورنامخواستی, "ارزیابی روش طیفسنجی دیالکتریک در تلفیق با روش طیفسنجی Vis-SWNIR برای اندازهگیری غلظت قند روی نمونه ساقه نیشکر," ماشین های کشاورزی, 14 3 (1403): 235-252, doi: 10.22067/jam.2023.80620.1144
VANCOUVER
نادری بلداجی مجتبی, توحیدی مجتبی, قاسمی ورنامخواستی مهدی. ارزیابی روش طیفسنجی دیالکتریک در تلفیق با روش طیفسنجی Vis-SWNIR برای اندازهگیری غلظت قند روی نمونه ساقه نیشکر. ماشین های کشاورزی. 1403;14(3):235-252. doi: 10.22067/jam.2023.80620.1144