Fourier transform near-infrared (FT-NIR) spectroscopy and partial least squares (PLS) regression were used to predict the amylose content of polished rice. Spectral reflectance data in a wavelength range of 1,000 to 2,500 nm were obtained with a commercial spectrophotometer for 60 different varieties of Korean rice. For a comparison of this spectroscopic method to a standard chemical analysis, the amylose contents of the tested rice samples were determined by the iodine-blue colorimetric method. The highest correlation for the rice amylose ($R^2=0.94$, standard error of prediction=0.20% amylose content) was obtained when using the FT-NIR spectrum data pre-treated with normalization, the first derivative, smoothing, and scattering correction.
Wood-plastic composite (WPC) is a promising and sustainable material, and refers to a combination of wood and plastic along with some binding (adhesive) materials. In comparison to pure wood material, WPCs are in general have advantages of being cost effective, high durability, moisture resistance, and microbial resistance. The properties of WPCs come directly from the concentration of different components in composite; such as wood flour concentration directly affect mechanical and physical properties of WPCs. In this study, wood powder concentration in WPC was determined by Fourier transform near-infrared (FT-NIR) and Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. The reflectance spectra from WPC in both powdered and tableted form with five different concentrations of wood powder were collected and preprocessed to remove noise caused by several factors. To correlate the collected spectra with wood powder concentration, multivariate calibration method of partial least squares (PLS) was applied. During validation with an independent set of samples, good correlations with reference values were demonstrated for both FT-NIR and FT-IR data sets. In addition, high coefficient of determination (${R^2}_p$) and lower standard error of prediction (SEP) was yielded for tableted WPC than powdered WPC. The combination of FT-NIR and FT-IR spectral region was also studied. The results presented here showed that the use of both zones improved the determination accuracy for powdered WPC; however, no improvement in prediction result was achieved for tableted WPCs. The results obtained suggest that these spectroscopic techniques are a useful tool for fast and nondestructive determination of wood concentration in WPCs and have potential to replace conventional methods.
Near infrared (NIR) spectroscopy is a powerful technique for non-destructive analysis that can be obtained in a wide range of environments. Recently, NIR measurements have been utilized as probe for quantitative analysis in agricultural, industrial, and medical sciences. In addition, it is also possible to make practical application on NIR for molecular structural analysis. In this work, Fourier transform near infrared (FT-NIR) measurements were carried out to utilize extensively in the relative amounts of different secondary structures were employed, such as Iysozyme, concanavalin A, silk fibroin and so on. Several broad NIR bands due to the protein absorption were observed between 4000 and $5000\;^{-1}$. In order to obtain more structural information from these featureless bands, second derivative and Fourier-self-deconvolution procedures were performed. Significant band separation was observed near the feature at $4610\;^{-1}$ ,. Particularly the peak intensity at $4525\;^{-1}$ shows a characteristic change with thermal denaturation of fibroin. The structural information can be also obtained by mid-IR and CD spectral. Correlation of NIR spectra with protein structure is discussed.
친환경적이면서 신속한 비파괴 분석방법인 FT-NIR를 이용하여 백미의 총식이섬유(TDF)함량 예측모델을 개발하였다. 백미는 국내산으로 전남지방에서 재배된 47개 품종과, 시중 유통 중인 13개 브랜드 미에 대해서 AOAC 방법에 준한 효소법에 의해 TDF 함량을 분석하였다. 습식 분석된 TDF함량의 범위는 $1.17-1.92\%$ 이었다. FT-NIR로 측정된 스펙트럼의 검량식은 빛의 산란 효과를 최소화하기 위해 수학적 처리를 하였고, 몇 개의 특정 파장이 아닌 전 파장 영역(1,000-2,500 nm)에 대해서 PLS법으로 작성하였다. 얻어진 검량식의 정확도는 상관계수(r), SEE 및 SEP로 확인하였다. 백미 중 총 식이섬유 함량에 대한 회귀분석을 행한 결과, 검량식의 r은 0.9705, SEE는 0.0464, 검증식의 bias는 -0.0006, SEP가0.0604로 측정 정확도가 우수하여 실제 적용이 가능함을 보여주었다.
Fourier transform near infrared (FT-NIR) spectroscopy was used as a rapid method to measure the $^{o}Brix$ content and to discriminate between different must samples in terms of their fee amino nitrogen (FAN) values. FT-NIR spectroscopy was also used as a rapid method to discriminate between Chardonnay wine samples in terms of the status of the male-lactic fermentation (MLF). This was done by monitoring the conversion of malic to lactic acid and thereby determining whether MLF has started, is underway or has been completed followed by classification of the samples. Furthermore, FT-NIR spectroscopy was applied as a rapid method to discriminate between table wine samples in terms of the ethyl carbamate (EC) content. EC in wine can pose a health threat and need to be monitored by determining the EC content in relation to the regulatory limits set by the authorities. For each of the above mentioned parameters, $QUANT+^{TM}$ methods were built and calibrations derived and it was found that a very strong correlation existed in the sample set for the FT-NIR spectroscopic predictions of $^{o}Brix$ (r = 0.99, SECV = 0.306), but the correlations for the FAN (r = 0.61, SECV = 272.1), malic acid (r = 0.58, SECV = 1.06), lactic acid (r = 0.51, SECV = 1.14) and EC predictions (r = 0.47, SECV = 3.67) were not as good. Soft Independent Modeling by Class Analogy (SIMCA) diagnostics and validation was applied as a sophisticated discrimination method. The must samples could be classified in terms of their FAN values when SIMCA was applied, obtaining results with recognition rates exceeding 80%. When SIMCA diagnostics and validation were applied to determine the progress of conversion of malic to lactic acid and the EC content, again results with recognition rates exceeding 80% were obtained. The evaluation of the applicability of FT-NIR spectroscopy measurement of FAN, $^{o}Brix$ values, malic acid, lactic acid and EC content in must and wine shows considerable promise. FT-NIR spectroscopy has the potential to reduce the analytical times considerably in a range of measurements commonly used during the wine making process. Where conventional FT-NIR calibrations are not effective, SIMCA methods can be used as a discriminative method for rapid classification of samples. SIMCA can replace expensive, time-consuming, quantitative analytical methods, if not completely, at least to some extent, because in many processes it is only needed to know whether a specific cut off point has been reach or not or whether a sample belongs to a certain class or not.
Objectives : The determination of oxalate in urine is required for the diagnosis and treatment of primary hyperoxaluria, idiopathic stone disease and various intestinal diseases. We examined the possibility of using Fourier transform near-infrared (FT-NIR) spectroscopy analysis to quantitate urinary oxalate. The practical advantages of this method include ease of the sample preparation and operation technique, the absence of sample pre-treatments, rapid determination and noninvasiveness. Methods : The range of oxalate concentration in standard urine solutions was $0-221mg/{\ell}$. These 80 different samples were scanned in the region of 780-1,300 nm with a 0.5 nm data interval by a Spectrum One NTS FT-NIR spectrometer. PCR, PLSR and MLR regression models were used to calculate and evaluate the calibration equation. Results : The PCR and PLSR calibration models were obtained from the spectral data and they are exactly same. The standard error of estimation (SEE) and the % variance were $10.34mg/{\ell}$ and 97.86%, respectively. After full cross validation of this model, the standard error of estimation was $5,287mg/{\ell}$, which was much smaller than that of the pre-validation. Furthermore, the MCC (multiple correlation coefficient) was 0.998, which was compatible with the 0.923 or 0.999 obtained from the previous enzymatic methods. Conclusions : These results showed that FT-NIR spectroscopy can be used for rapid determination of the concentration of oxalate in human urine samples.
분석이 번거로웠던 현미의 총 식이섬유(TDF) 함량을 신속하면서도 친 환경적인 비파괴 분석방법인 FT-NIRS를 이용하여 예측 모델을 개발하였다. 현미는 국내산으로 전남 지방에서 재배된 47개 품종(516개 시료)에 대해서 AOAC 방법에 준한 효소법에 의해 각 측정 시료별 TDF 함량을 분석하였다. 습식 분석된 TDF 함량의 분석오차범위는 0.17-0.72% 이었다. FT.NIRS로 측정된 스렉트럼의 검량식은 빛의 산란 효과를 최소화하기 위해 수학적 처리를 하였고, 몇 개의 특정 파장이 아닌 전 파장 영역(1,000-2,500nm)에 대해서 PLS법으로 작성하였다 회귀분석과 검량식은 NIRCal chemometric software에 의해 작성되었다. 얻어진 검량식의 정확도는 상관계수(r), SEE 및 SEP로 확인하였다. 현미 중 총 식이섬유 함량에 대한 회귀분석을 행한 결과, 상관계수는 0.9780, SEE는 0.0636, SEP는 0.0642로 측정 정확도가 우수함으로 현장 적용을 위한 실용화도 가능할 것으로 판단된다.
Nondestructive evaluation of seed viability is one of the highly demanding technologies for seed production industry. Conventional seed sorting technologies, such as tetrazolium and standard germination test are destructive, time consuming, and labor intensive methods. Near infrared spectroscopy technique has shown good potential for nondestructive quality measurements for food and agricultural products. In this study, FT-NIR spectroscopy was used to classify normal and artificially aged lettuce seeds. The spectra with the range of 1100~2500 nm were scanned for lettuce seeds and analyzed using the principal component analysis(PCA) method. To classify viable seeds from nonviable seeds, a calibration modeling set was developed with a partial least square(PLS) method. The calibration model developed from PLS resulted in 98% classification accuracy with the Savitzky-Golay $1^{st}$ derivative preprocessing method. The prediction accuracy for the test data set was 93% with the MSC(Multiplicative Scatter Correction) preprocessing method. The results show that FT-NIR has good potential for discriminating non-viable lettuce seeds from viable ones.
Seo, Young-Wook;Ahn, Chi Kook;Lee, Hoonsoo;Park, Eunsoo;Mo, Changyeun;Cho, Byoung-Kwan
Journal of Biosystems Engineering
/
제41권1호
/
pp.51-59
/
2016
Purpose: This study examined the performance of two spectroscopy methods and multivariate classification methods to discriminate viable pepper seeds from their non-viable counterparts. Methods: A classification model for viable seeds was developed using partial least square discrimination analysis (PLS-DA) with Fourier transform near-infrared (FT-NIR) and Raman spectroscopic data in the range of $9080-4150cm^{-1}$ (1400-2400 nm) and $1800-970cm^{-1}$, respectively. The datasets were divided into 70% to calibration and 30% to validation. To reduce noise from the spectra and compare the classification results, preprocessing methods, such as mean, maximum, and range normalization, multivariate scattering correction, standard normal variate, and $1^{st}$ and $2^{nd}$ derivatives with the Savitzky-Golay algorithm were used. Results: The classification accuracies for calibration using FT-NIR and Raman spectroscopy were both 99% with first derivative, whereas the validation accuracies were 90.5% with both multivariate scattering correction and standard normal variate, and 96.4% with the raw data (non-preprocessed data). Conclusions: These results indicate that FT-NIR and Raman spectroscopy are valuable tools for a feasible classification and evaluation of viable pepper seeds by providing useful information based on PLS-DA and the threshold value.
Purpose: Conventional methods used to evaluate seeds viability are destructive, time consuming, and require the use of chemicals, which are not feasible to implement to process plant in seed industry. In this study, the effectiveness of Fourier transform near infrared (FT-NIR) spectroscopy to differentiate between viable and nonviable watermelon seeds was investigated. Methods: FT-NIR reflectance spectra of both viable and non-viable (aging) seeds were collected in the range of 4,000 - 10,000 $cm^{-1}$ (1,000 - 2,500 nm). To differentiate between viable and non-viable seeds, a multivariate classification model was developed with partial least square discrimination analysis (PLS-DA). Results: The calibration and validation set derived from the PLS-DA model classified viable and non-viable seeds with 100% accuracy. The beta coefficient of PLS-DA, which represented spectral difference between viable and non-viable seeds, showed that change in the chemical component of the seed membrane (such as lipids and proteins) might be responsible for the germination ability of the seeds. Conclusions: The results demonstrate the possibility of using FT-NIR spectroscopy to separate seeds based on viability, which could be used in the development of an online sorting technique.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.