• 한국식품과학회지
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• 제38권2호
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• pp.165-168
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• 2006

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.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제43권2호
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• pp.148-159
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• 2018

Purpose: Unmanned air vehicle (UAV) remote sensing was applied to test various vegetation indices and make prediction models of protein content of rice for monitoring grain quality and proper management practice. Methods: Image acquisition was carried out by using NIR (Green, Red, NIR), RGB and RE (Blue, Green, Red-edge) camera mounted on UAV. Sampling was done synchronously at the geo-referenced points and GPS locations were recorded. Paddy samples were air-dried to 15% moisture content, and then dehulled and milled to 92% milling yield and measured the protein content by near-infrared spectroscopy. Results: Artificial neural network showed the better performance with $R^2$ (coefficient of determination) of 0.740, NSE (Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient) of 0.733 and RMSE (root mean square error) of 0.187% considering all 54 samples than the models developed by PR (polynomial regression), SLR (simple linear regression), and PLSR (partial least square regression). PLSR calibration models showed almost similar result with PR as 0.663 ($R^2$) and 0.169% (RMSE) for cloud-free samples and 0.491 ($R^2$) and 0.217% (RMSE) for cloud-shadowed samples. However, the validation models performed poorly. This study revealed that there is a highly significant correlation between NDVI (normalized difference vegetation index) and protein content in rice. For the cloud-free samples, the SLR models showed $R^2=0.553$ and RMSE = 0.210%, and for cloud-shadowed samples showed 0.479 as $R^2$ and 0.225% as RMSE respectively. Conclusion: There is a significant correlation between spectral bands and grain protein content. Artificial neural networks have the strong advantages to fit the nonlinear problem when a sigmoid activation function is used in the hidden layer. Quantitatively, the neural network model obtained a higher precision result with a mean absolute relative error (MARE) of 2.18% and root mean square error (RMSE) of 0.187%.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권4호
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• pp.259-265
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• 2004

사과의 영양진단에서 사과잎 분석을 신속히 하기 위한 방법을 모색하기 위해 생잎과 건조잎을 이용해 근적의 스펙트럼을 측정하고 이를 질소 함량과의 최적의 상관관계를 도출하기 위해 부분소자승(PLS)과 주성분회귀(PCR)과 같은 다변량 분석법을 이용하여 비파괴 검량식을 작성하였다. 또한 검량식 작성에서 비파괴 측정 정확도를 향상시키기 위하여 smoothing, mean normalization, multiplicative scatter correction (MSC). derivative 등의 다양한 데이터 전처리 조작을 수행하여 정확도 향상 가능성을 조사하였다. 사과 건조잎의 비파괴 측정 가능성을 조사한 결과 PLS-1 모델에서 Norris first derivate하였을 태 RMSEP가 $0.6999g\;kg^{-1}$ 로 가장 좋았으며, 생잎은 Savitzky-Golay first derivate하였을 때에 RMSEP 가 $1.202g\;kg^{-1}$으로 가장 좋았다. 건조잎의 PCR 모델은 mean normalization 처리 후 Savitzky-Golay first derivative하였을 때가 RMSEP 가 $0.553g\;kg^{-1}$, 이었으며 생잎에서도 RMSEP는 $1.047g\;kg^{-1}$로 나타났다. 이와 같은 견과로서 사과의 생잎과 건조잎의 분석이 근적외분석기술에 의해 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권1호
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• pp.60-70
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• 2015

본 연구의 목적은 적외선 분광스펙트럼 데이터를 이용하여 대두 종자내의 지방산 함량을 동시에 예측할 수 있는지 여부를 조사하기 위한 것이다. 총 153종의 대두(Glycine max Merrill) 종자로부터 적외선 분광스펙트럼 및 지방산의 함량을 기체크로마토그라피 분석을 통하여 확인하였다. 적외선 분광스펙트럼 조사결과 대두는 단백질이나 아미노산의 amide bond region ($1,700{\sim}1,500cm^{-1}$), 핵산이나 인지질의 phosphodiester groups ($1,500{\sim}1,300cm^{-1}$) 그리고 탄수화물 등 다당류의 sugar region ($1,200{\sim}1,000cm^{-1}$)에서 계통별로 큰 차이가 이루어짐을 알 수 있었다. 총 29라인의 대두 계통별 시료로부터 지방산 함량을 조사한 결과 총 지방산의 함량은 건조 시료 0.1 g 당 $185.57{\mu}g$에서 $325.9{\mu}g$으로 계통간에 차이가 있었음을 알 수 있었으며 평균 함량은 $244.48{\mu}g$이었다. PLS regression 분석을 이용하여 총 5개 지방산(팔미틱산, 스테아릭산, 올레익산, 리노레익산 그리고 리노레닉산) 함량 예측 calibration models의 실측 검증 결과, 팔미틱산($R^2=0.8002$), 올레익산($R^2=0.8909$) 그리고 리노레익산($R^2=0.815$)은 회귀분석 상관계수가 0.8 이상으로 정확도 높음을 알 수 있었다. 그러나 스테아릭산($R^2=0.4598$)과 리노레닉산($R^2=0.6868$)의 경우 상관계수가 0.7 이하로 상대적으로 예측정확도가 낮음을 알 수 있었다. 본 연구에서 확립된 기술은 지방산의 조성 변환을 통하여 새로운 대두 품종 개발을 위한 계통선발 과정에서 매우 효율적인 수단으로 활용이 가능할 것으로 사료된다. 더 나아가 본 기술은 대두는 물론 대두 유래 농산물이나 식품의 품질 검증 수단으로 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국식품조리과학회지
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• 제30권2호
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• pp.200-211
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• 2014

This study was conducted to identify the sensory characteristics of four kinds of wild vegetables (samnamul, miyeokchwi, daraesoon and bangpung namul), which were prepared through three different soaking methods: SBS (soaking both before and after boiling), BS (soaking only after boiling) and B (never soaking). Moreover, it also compared the consumer acceptance of these samples in Korea. A descriptive analysis was performed on 12 samples (Sam_SBS, Sam_BS, Sam_B, Miyeokchwi_SBS, Miyeokchwi_BS, Miyeokchwi_B, Daraesoon_SBS, Daraesoon_BS, Daraesoon_B, Bangpung_SBS, Bangpung_BS and Bangpung_B) by 10 trained panelists. Furthermore, 115 consumers evaluated the overall acceptance (OL), acceptance of appearance (APPL), odor (ODL), flavor (FLL), and texture (TXTL) of the samples using a 9-point hedonic scale; they also rated the perceived intensities of toughness, roughness and moistness using a 9-point just-about-right (JAR) scale. According to the results of the PLSR data, the Sam_SBS sample, which had significantly (p<0.05) high muddiness, moistness, brightness, redness, oily appearance, sesame oil flavor, softness and greasy attribute scores, presented the highest acceptability and consumer desire scores for consumers. On the other hand, the Miyeokchwi_B and Bangpung_B samples, which had relatively high toughness, crispiness, roughness, bitterness and, astringent attributes scores, were the least preferred samples. Therefore, the muddiness, moistness, brightness, oily appearance, sesame oil flavor, softness and greasy attributes were drivers of "liking," whereas toughness, crispiness, roughness, bitterness, astringent attributes acted as drivers of "disliking" for consumers.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제12권6호
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• pp.608-612
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• 2005

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.

• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.1622-1622
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• 2001

The purpose of this research was to develop a the reflection technique with near infrared (NIR) radiation for estimating physico-chemical properties in compost. The composts (cattle, pig, chicken and waste composts) were air dried and then ground to pass through a 0.5 or 2mm sieve for the physico-chemical properties and spectroscopic determinations. The physico-chemical properties of compost were shown high values ; moisture(30-60%), T-N(0.8-2.9%), organic matter(29-89%), pH(5.89-9.60) K$_2$O(0.27-5.66%), P2O$\sub$5/(0.07-2.62%), CaO(0.03-4.80%), MgO(0.09-1.56%), NaCl(0.01-1.13%), EC(1.41-13.76dS/m). Generally, we should select a simple calibration and prediction method for determining physico-chemical properties in compost under similar accuracy and precision of prediction. It should be remembered that the NIRS approach will never replace the traditional methods. However, NIRS technique may be an effective method for rapid and nondestructive measurements of a large number of compost samples. Near infrared reflectance spectra of composts was obtained by Infra Alyzer 500 scanning spectrophotometer at 2-nm intervals from 1100 to 2500nm. Multiple linear regression(MLR) or partial least square regression (PLSR) was used to evaluate a NIRS method for the rapid and nondestructive determination of physico-chemical properties and humic acid contents in composts. The standard error of prediction(SEP) for finely sized sample(<0.5mm) and coarsely sized sample(<2mm) did not show much difference. The NIR instrument of filter type showed the same accuracy of the monochromator scanning type to estimate the compost properties. The results summarized that NIR spectroscopy can be used as a routine testing method to determine quantitatively the OM, moisture, T-N, color, pH, cation content in the compost samples nondestructively.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제41권3호
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• pp.208-220
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• 2016

Purpose: Fusel oil is a potent volatile aroma compound found in many alcoholic beverages. At low concentrations, it makes an essential contribution to the flavor and aroma of fermented alcoholic beverages, while at high concentrations, it induced an off-flavor and is thought to cause undesirable side effects. In this work, we introduce Fourier transform near-infrared (FT-NIR) spectroscopy as a rapid and nondestructive technique for the quantitative determination of fusel oil in the Korean alcoholic beverage "soju". Methods: FT-NIR transmittance spectra in the 1000-2500 nm region were collected for 120 soju samples with fusel oil concentrations ranging from 0 to 1400 ppm. The calibration and validation data sets were designed using data from 75 and 45 samples, respectively. The net analyte signal (NAS) was used as a preprocessing method before the application of the partial least-square regression (PLSR) and principal component regression (PCR) methods for predicting fusel oil concentration. A novel variable selection method was adopted to determine the most informative spectral variables to minimize the effect of nonmodeled interferences. Finally, the efficiency of the developed technique was evaluated with two different validation sets. Results: The results revealed that the NAS-PLSR model with selected variables ($R^2_{\upsilon}=0.95$, RMSEV = 100ppm) did not outperform the NAS-PCR model (($R^2_{\upsilon}=0.97$, RMSEV = 7 8.9ppm). In addition, the NAS-PCR shows a better recovery for validation set 2 and a lower relative error for validation set 3 than the NAS-PLSR model. Conclusion: The experimental results indicate that the proposed technique could be an alternative to conventional methods for the quantitative determination of fusel oil in alcoholic beverages and has the potential for use in in-line process control.

• KSBB Journal
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• 제21권1호
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• pp.59-67
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• 2006

본 연구에서는 2차원 형광스펙트럼의 PCA 분석을 통하여 발효 공정을 모니터링하고 PCR과 PLS과 같은 다변량 분석기법을 이용하여 공정을 모델링하였다. 재조합 대장균 E. coli 와 효모 S.cerevisiae의 발효 공정 중에 얻어진 많은 양의 2차원 형광스펙트럼 자료는 우선 PCA를 통해 축소된다. 그리고 PCA에서 주성분점수와 적재 산점도는 발효 공정의 정성적 경향을 묘사하기 위해 사용되었다. 또한, PCR과 PLS는 2차원 형광스펙트럼의 분석을 위해 사용되었으며 PLS모델이 보정과 예측 능력에서 PCR모델보다 조금 더 우수한 성능을 나타냈다. 따라서 2차원 형광스펙트럼 자료를 이용하여 생물공정을 모델링 하고자 할 때는 PCR 방법보다는 PLS 방법을 사용하는 것이 유리할 것이다.

• 농업과학연구
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• 제47권4호
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• pp.995-1010
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• 2020

In this study, a multivariate analysis model of partial least square regression (PLSR) was developed to predict the moisture content of green peppers using hyperspectral imaging (HSI). In HSI, illumination is essential for high-quality image acquisition and directly affects the analytical performance of the visible near-infrared hyperspectral imaging (VIS/NIR-HSI) system. When green pepper images were acquired using a direct lighting system, the specular reflection from the surface of the objects and their intensities fluctuated with time. The images include artifacts on the surface of the materials, thereby increasing the variability of data and affecting the obtained accuracy by generating false-positive results. Therefore, images without glare on the surface of the green peppers were created using a polarization filter at the front of the camera lens and by exposing the polarizer sheet at the front of the lighting systems simultaneously. The results obtained from the PLSR analysis yielded a high determination coefficient of 0.89 value. The regression coefficients yielded by the best PLSR model were further developed for moisture content mapping in green peppers based on the selected wavelengths. Accordingly, the polarization filter helped achieve an uniform illumination and the removal of gloss and artifact glare from the green pepper images. These results demonstrate that the HSI technique with a polarized lighting system combined with chemometrics can be effectively used for high-throughput prediction of moisture content and image-based visualization.