JPH07198601A - 近赤外分光分析法 - Google Patents
近赤外分光分析法Info
- Publication number
- JPH07198601A JPH07198601A JP35093193A JP35093193A JPH07198601A JP H07198601 A JPH07198601 A JP H07198601A JP 35093193 A JP35093193 A JP 35093193A JP 35093193 A JP35093193 A JP 35093193A JP H07198601 A JPH07198601 A JP H07198601A
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- JP
- Japan
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- wavelength
- absorbance
- calibration curve
- equation
- temperature
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 近赤外分光分析により食品の成分含量や粘り
若しくはうま味などを測定する際の検量線の精度を向上
すること 【構成】 近赤外線領域における中立帯の波長域（１６
４０ｎｍ〜１６８０ｎｍ）のうち少なくも２波長を選択
し、それらの波長の吸光度を、成分含量等を測定する際
の検量線の説明変数に用いる。これにより試料の温度や
水分含量の影響が除去でき、検量線の精度が向上して正
確に成分含量等が測定できるという効果を奏する。
若しくはうま味などを測定する際の検量線の精度を向上
すること 【構成】 近赤外線領域における中立帯の波長域（１６
４０ｎｍ〜１６８０ｎｍ）のうち少なくも２波長を選択
し、それらの波長の吸光度を、成分含量等を測定する際
の検量線の説明変数に用いる。これにより試料の温度や
水分含量の影響が除去でき、検量線の精度が向上して正
確に成分含量等が測定できるという効果を奏する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、近赤外分光分析により
食品の成分含量や粘り若しくは硬さなどの物理的特性も
しくはこれらの特性から得られる総合的品質特性（食
味，うま味，加工特性など）を測定する際の検量線の作
成方法に関する。ここで測定の対象となる食品には、穀
物や果実等の農水産物のほか加工食品や飲料さらには錠
剤添加物などを含む。
食品の成分含量や粘り若しくは硬さなどの物理的特性も
しくはこれらの特性から得られる総合的品質特性（食
味，うま味，加工特性など）を測定する際の検量線の作
成方法に関する。ここで測定の対象となる食品には、穀
物や果実等の農水産物のほか加工食品や飲料さらには錠
剤添加物などを含む。
【０００２】
【従来の技術】近赤外分光分析は、近赤外領域（波長範
囲 0.8〜2.5 μｍ）の光を試料に照射し、その反射ない
し透過光より試料の成分含量ないし濃度を測定する分析
法である。
囲 0.8〜2.5 μｍ）の光を試料に照射し、その反射ない
し透過光より試料の成分含量ないし濃度を測定する分析
法である。
【０００３】分光分析は、物質に入射した光が、それに
含まれる原子や分子の種類に特徴的な変化を示すことを
利用した分析法で、近赤外分光分析では、物質ごとに特
有な吸光スペクトルのピークの波長と高さから、その物
質の種類と量を測定する。その定量の基本式は次のとお
りである。
含まれる原子や分子の種類に特徴的な変化を示すことを
利用した分析法で、近赤外分光分析では、物質ごとに特
有な吸光スペクトルのピークの波長と高さから、その物
質の種類と量を測定する。その定量の基本式は次のとお
りである。
【０００４】ある物質に特有な吸光スペクトルのピーク
の波長をλ、その光のエネルギをＩ0 とした場合エネル
ギの減衰量Ｉt は、次式より求まる。
の波長をλ、その光のエネルギをＩ0 とした場合エネル
ギの減衰量Ｉt は、次式より求まる。
【０００５】
【数１】 …式１ ここで、ｋ：定数 Ｃ：物質の濃度 式１を書き換えると次のとおりになる。
【０００６】
【数２】 上式の
【数３】 を吸光度といい、物質の光の吸収程度をあらわす。
【０００７】このように、試料中のある成分（物質）の
吸光度とその成分の濃度の間には、一定の関係があり、
この関係を予め求めて検量線を作成すれば、検量線に基
いて測定波長の吸光度から試料中の未知物質の成分濃度
が求まる。
吸光度とその成分の濃度の間には、一定の関係があり、
この関係を予め求めて検量線を作成すれば、検量線に基
いて測定波長の吸光度から試料中の未知物質の成分濃度
が求まる。
【０００８】実際には、試料は多様な成分を含み、その
吸収スペクトルはいくつもの成分の吸収が重なるから、
単純にひとつの測定波長の吸光度だけから検量線を求め
るということはできない。他の成分の影響を除くため
に、検量線をあらわす回帰式は重回帰分析により作成す
る。重回帰分析は、ある結果（目的変数）と、それに影
響を与えるいくつかの原因（説明変数）とで１次式を作
り、この式から目的変数を求める多変量解析法で、近赤
外分光分析の場合、ある成分の濃度が目的変数に相当
し、説明変数はいくつかの異なる波長の吸光度になる。
吸収スペクトルはいくつもの成分の吸収が重なるから、
単純にひとつの測定波長の吸光度だけから検量線を求め
るということはできない。他の成分の影響を除くため
に、検量線をあらわす回帰式は重回帰分析により作成す
る。重回帰分析は、ある結果（目的変数）と、それに影
響を与えるいくつかの原因（説明変数）とで１次式を作
り、この式から目的変数を求める多変量解析法で、近赤
外分光分析の場合、ある成分の濃度が目的変数に相当
し、説明変数はいくつかの異なる波長の吸光度になる。
【０００９】また穀物の場合は粉砕してから測定する
が、粉体試料では粒度により反射率が違うから、検量線
の作成に当たっては粒度の影響も考慮しなければならな
い。そのほか試料の温度と水分含量も精度に影響するこ
とが知られている。
が、粉体試料では粒度により反射率が違うから、検量線
の作成に当たっては粒度の影響も考慮しなければならな
い。そのほか試料の温度と水分含量も精度に影響するこ
とが知られている。
【００１０】そこで試料の成分含量等を測定する場合、
こうしたいくつかの要因による精度の影響を取り除くた
め、分析対象となる成分由来の波長の吸光度のほかに別
の波長の吸光度を測定して、これらを補正用の説明変数
に使い検量線を作成する必要がある。
こうしたいくつかの要因による精度の影響を取り除くた
め、分析対象となる成分由来の波長の吸光度のほかに別
の波長の吸光度を測定して、これらを補正用の説明変数
に使い検量線を作成する必要がある。
【００１１】従来より、この補正用の説明変数として分
析対象成分以外の他の成分に由来の波長の吸光度を使用
する、または相関の高そうな波長の吸光度を試行錯誤的
に順次選択して使用する、または中立帯の波長の吸光度
を使用する、または原スペクトルを微分してバックラウ
ンドの影響を除いた２次微分スペクトルを作成し、これ
より原スペクトルでは見つけにくい吸収帯を確認してそ
の波長を使用する、などの方法が提案されている（日本
食品工業学会誌第３２巻第９号１９８５年９月発行 岩
元睦夫ほか「近赤外分光法による食品の非破壊品質測
定」）。
析対象成分以外の他の成分に由来の波長の吸光度を使用
する、または相関の高そうな波長の吸光度を試行錯誤的
に順次選択して使用する、または中立帯の波長の吸光度
を使用する、または原スペクトルを微分してバックラウ
ンドの影響を除いた２次微分スペクトルを作成し、これ
より原スペクトルでは見つけにくい吸収帯を確認してそ
の波長を使用する、などの方法が提案されている（日本
食品工業学会誌第３２巻第９号１９８５年９月発行 岩
元睦夫ほか「近赤外分光法による食品の非破壊品質測
定」）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】検量線の精度は、検量
線作成に使用しなかった別のデータ例えば化学分析によ
るデータを用いて求めた標準誤差により評価できるが、
従来法による検量線の標準誤差は、各種の補正を利用し
ても未だ十分に小さいとはいえず、いっそうの精度向上
が課題となっていた。
線作成に使用しなかった別のデータ例えば化学分析によ
るデータを用いて求めた標準誤差により評価できるが、
従来法による検量線の標準誤差は、各種の補正を利用し
ても未だ十分に小さいとはいえず、いっそうの精度向上
が課題となっていた。
【００１３】本発明者らは、その解決のため鋭意研究し
た結果、試料の水分含量と２次微分吸光度の間に試料の
温度をパラメータとする一定の相関関係を示す特定の波
長域が存在することを知見した。そして、このようなあ
る特定の波長域の吸光度を少なくも２波長以上説明変数
として用いて検量線を作成すれば、温度や水分含量の変
化に影響されない標準誤差の小さい検量線が得られるこ
とを見いだした。
た結果、試料の水分含量と２次微分吸光度の間に試料の
温度をパラメータとする一定の相関関係を示す特定の波
長域が存在することを知見した。そして、このようなあ
る特定の波長域の吸光度を少なくも２波長以上説明変数
として用いて検量線を作成すれば、温度や水分含量の変
化に影響されない標準誤差の小さい検量線が得られるこ
とを見いだした。
【００１４】本発明は、このような新知見に基づいて高
精度の検量線を作成することを目的とする。
精度の検量線を作成することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者らが知見した特
定の波長域は、どの成分にも由来しない中立帯の波長域
である。
定の波長域は、どの成分にも由来しない中立帯の波長域
である。
【００１６】すなわち本発明は、この中立帯の波長域の
少なくも２波長の吸光度を、食品の成分含量を測定する
際の検量線の説明変数に用いることを特徴とする。
少なくも２波長の吸光度を、食品の成分含量を測定する
際の検量線の説明変数に用いることを特徴とする。
【００１７】図１および図２は、温度をパラメータに穀
物の蛋白含量と２次微分吸光度の関係をグラフにしたも
ので、図１は波長が１６６８ｎｍの場合を、また図２は
波長が１６６０ｎｍの場合をそれぞれ示す。これらの表
から、温度が一定であれば水分含量と２次微分吸光度の
間に明らかな相関関係があることがわかる。
物の蛋白含量と２次微分吸光度の関係をグラフにしたも
ので、図１は波長が１６６８ｎｍの場合を、また図２は
波長が１６６０ｎｍの場合をそれぞれ示す。これらの表
から、温度が一定であれば水分含量と２次微分吸光度の
間に明らかな相関関係があることがわかる。
【００１８】
【実施例】次に、このような特定の波長の吸光度を説明
変数に用いた実施例をあげて説明する。
変数に用いた実施例をあげて説明する。
【００１９】ここでは、穀物の蛋白含量をＣとし、また
ある波長の吸光度をＱ（ｎｍ単位の波長の数値）で表わ
し、その２次微分値をＱ2 で表す。例えば、Ｑ2 （２１
８０）は波長２１８０ｎｍの吸光度の２次微分値を示
す。 実施例１
ある波長の吸光度をＱ（ｎｍ単位の波長の数値）で表わ
し、その２次微分値をＱ2 で表す。例えば、Ｑ2 （２１
８０）は波長２１８０ｎｍの吸光度の２次微分値を示
す。 実施例１
【００２０】
【数４】 …式３ ここでＫ（ｎ）は（ｎ＝０，１，２，３）回帰係数で，
次のとおりの定数である。
次のとおりの定数である。
【００２１】Ｋ（０）＝ ８２．９５８ Ｋ（１）＝−５９６．１５６ Ｋ（２）＝ −５６．４１１ Ｋ（３）＝ ５９４．１６４ Ｋ（４）＝ １３９．８０１ 実施例１の標準偏差ＳＥＣは、ＳＥＣ＝０．２６６
で、重相関係数ＭＲは、ＭＲ＝０．９３４２ である。 実施例２
で、重相関係数ＭＲは、ＭＲ＝０．９３４２ である。 実施例２
【００２２】
【数５】 …式４ ここでＫ（ｎ）は次のとおりである。
【００２３】Ｋ（０）＝ ７．３１２ Ｋ（１）＝ −６１４．１７４ Ｋ（２）＝−２２５０．３３０ Ｋ（３）＝ ２９９８．７５７ Ｋ（４）＝ ５４１．６５２ 実施例２は、ＳＥＣ＝０．２８４ で、重相関係数ＭＲ
は、ＭＲ＝０．９２４５ である。 比較例
は、ＭＲ＝０．９２４５ である。 比較例
【００２４】
【数６】 …式５ ここでＫ（ｎ）は次のとおりである。
【００２５】Ｋ（０）＝ １４．３８６ Ｋ（１）＝−１３９２．９９８ Ｋ（２）＝ １３４７．３３５ Ｋ（３）＝ ４３２．０７８ Ｋ（４）＝ ９０３．３８２ この比較例は、ＳＥＣ＝０．３１４ で、重相関係数Ｍ
Ｒは、ＭＲ＝０．９０６６ である。
Ｒは、ＭＲ＝０．９０６６ である。
【００２６】これらより実施例１および２が、従来法の
比較例よりも標準誤差が小さく精度が高いことがわか
る。これは、比較例が中立帯の波長を１６４０ｎｍの１
波長だけ用いているのに対し、実施例１および２では１
６６６ｎｍと１６５８ｎｍの２波長を用いたことによ
り、中立帯の変動要因である温度と水分含量の影響がよ
り適格に除去されたためと推定できる。
比較例よりも標準誤差が小さく精度が高いことがわか
る。これは、比較例が中立帯の波長を１６４０ｎｍの１
波長だけ用いているのに対し、実施例１および２では１
６６６ｎｍと１６５８ｎｍの２波長を用いたことによ
り、中立帯の変動要因である温度と水分含量の影響がよ
り適格に除去されたためと推定できる。
【００２７】また実施例１と２では、２波長の吸光度の
比をとった実施例１のほうが、両者の差をとった実施例
２よりも標準誤差が小さいが、これは一般に、ある原因
よりある結果を説明する場合、その結果に影響を与える
原因がいくつかあるときには、それらの２つの原因の差
をとるよりも比をとるほうが、それらの原因に共通する
バックラウンドの影響を除去するのに有効であるという
ことに起因している。
比をとった実施例１のほうが、両者の差をとった実施例
２よりも標準誤差が小さいが、これは一般に、ある原因
よりある結果を説明する場合、その結果に影響を与える
原因がいくつかあるときには、それらの２つの原因の差
をとるよりも比をとるほうが、それらの原因に共通する
バックラウンドの影響を除去するのに有効であるという
ことに起因している。
【００２８】そこでバックラウンドの影響をいっそう有
効に除去するため、図１，２の中立帯の２次微分スペク
トルをさらに２次微分すれば、別の実施例として３波長
の吸光度を用いた次の式６が得られる。 実施例３
効に除去するため、図１，２の中立帯の２次微分スペク
トルをさらに２次微分すれば、別の実施例として３波長
の吸光度を用いた次の式６が得られる。 実施例３
【００２９】
【数７】 …式６
【００３０】
【発明の効果】このように、本発明によれば、近赤外分
析において、どの成分にも由来しない中立帯の波長域の
うちの少なくも２波長の吸光度を、食品の成分含量を測
定する際の検量線の説明変数に用いることにより、温度
と水分含量の影響が除去でき、検量線の精度が向上する
という効果を奏する。
析において、どの成分にも由来しない中立帯の波長域の
うちの少なくも２波長の吸光度を、食品の成分含量を測
定する際の検量線の説明変数に用いることにより、温度
と水分含量の影響が除去でき、検量線の精度が向上する
という効果を奏する。
【図１】温度をパラメータに穀物の蛋白含量と２次微分
吸光度の関係を示す図表であり、波長が１６６８ｎｍの
場合を示す。
吸光度の関係を示す図表であり、波長が１６６８ｎｍの
場合を示す。
【図２】温度をパラメータに穀物の蛋白含量と２次微分
吸光度の関係を示す図表であり、波長が１６６０ｎｍの
場合を示す。
吸光度の関係を示す図表であり、波長が１６６０ｎｍの
場合を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】図１および図２は、温度をパラメータに穀
物の水分含量と２次微分吸光度の関係をグラフにしたも
ので、図１は波長が１６６８ｎｍの場合を、また図２は
波長が１６６０ｎｍの場合をそれぞれ示す。これらの表
から、温度が一定であれば水分含量と２次微分吸光度の
間に明らかな相関関係があることがわかる。
物の水分含量と２次微分吸光度の関係をグラフにしたも
ので、図１は波長が１６６８ｎｍの場合を、また図２は
波長が１６６０ｎｍの場合をそれぞれ示す。これらの表
から、温度が一定であれば水分含量と２次微分吸光度の
間に明らかな相関関係があることがわかる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】温度をパラメータに穀物の水分含量と２次微分
吸光度の関係を示す図表であり、波長が１６６８ｎｍの
場合を示す。
吸光度の関係を示す図表であり、波長が１６６８ｎｍの
場合を示す。
【図２】温度をパラメータに穀物の水分含量と２次微分
吸光度の関係を示す図表であり、波長が１６６０ｎｍの
場合を示す。
吸光度の関係を示す図表であり、波長が１６６０ｎｍの
場合を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】 近赤外線領域における中立帯のうち少な
くも２波長を選択し、それらの波長の吸光度を、成分含
量等を測定する際の検量線の説明変数に用いることを特
徴とする近赤外分光分析法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35093193A JPH07198601A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 近赤外分光分析法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35093193A JPH07198601A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 近赤外分光分析法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198601A true JPH07198601A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=18413889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35093193A Pending JPH07198601A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 近赤外分光分析法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07198601A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007051933A (ja) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Mie Univ | 食品の味覚情報の取得方法。 |
| JP2014224809A (ja) * | 2013-04-22 | 2014-12-04 | エーザイ・アール・アンド・ディー・マネジメント株式会社 | コーティング剤の量の測定方法 |
| CN110470620A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-19 | 深圳大学 | 一种基于智能手机的透明液体识别方法 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35093193A patent/JPH07198601A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007051933A (ja) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Mie Univ | 食品の味覚情報の取得方法。 |
| JP2014224809A (ja) * | 2013-04-22 | 2014-12-04 | エーザイ・アール・アンド・ディー・マネジメント株式会社 | コーティング剤の量の測定方法 |
| CN110470620A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-19 | 深圳大学 | 一种基于智能手机的透明液体识别方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040706 |