Mısırda Nem İçeriğinin Yakın Kızıl Ötesi (NIR) Spektroskopisi ile Tespitinde Farklı Kemometrik Yöntemlerin Etkisinin Belirlenmesi

The Effect of Different Chemometric Methods on Determination of Moisture Content in Maize using Near Infrared Reflectance (NIR) Spectroscopy

Özet

Nem içeriği tayini gerek uygulamada gerekse laboratuvar çalışmalarında temel analizlerdendir. Nem tayini hem gravemetrik hem de kimyasal olarak tayin edilebilmektedir. Ancak bu yöntem iş gücü ve analiz süresi bakımından dezavantajlara sahiptir. Bu nedenle alternatif analiz yöntemlerinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır ve yakın kızıl ötesi (NIR) Spektroskopisi bu amaçla kullanılabilecek alternatif tekniklerdendir. Bu cihazda hedef maddenin analizi için özel bazı istatistik yöntemlerden yararlanılmaktadır. Diğer taraftan spektral veride ön işlemlerin geliştirilen tahmin modellerine etkisi bilinmektedir. Bu çalışmada 250 farklı genotipe ait öğütülmüş mısır numunesi materyal olarak kullanılmıştır. Araştırmada bu örneklerden elde edilen spektral veri (1200-2400 nm arasında) ile referans yöntem kullanılarak elde edilen nem değerleri farklı kemometrik yöntemlerle ilişkilendirilmiştir. Ön işlem olarak, spektral veriye birinci türev ve standart normal değişim transformasyonu uygulanmıştır. Dalga boyu seçimi için ardışık projeksiyonlar algoritması-çoklu doğrusal regresyon (SPA-MLR) yöntemi kullanılmıştır. Araştırma bulguları değişken seçiminin ilgisiz dalga boylarının elenmesinde etkili bir yol olduğunu göstermiştir. Referans analiz ile tespit edilen nem oranı ve NIR modellerinin tahminleri arasında yüksek korelasyon değerleri (r>0,95) saptanmıştır. Oluşturulan modeller içerisinde en doğru tahmin sonucu veren SPA-MLR yöntemi ile transforme edilmiş veriler kullanılarak oluşturulan model olmuştur.

Abstract

The Effect of Different Chemometric Methods on Determination of Moisture Content in Maize using Near Infrared Reflectance (NIR) Spectroscopy Moisture content determination is essential analysis whether practice or laboratory studies. Moisture determination can be performed both gravimetrically and chemically. However, these methods have disadvantages in terms of labor and time consumed. Therefore, it needs to develop the alternative methods and Near Infrared Reflectance (NIR) Spectroscopy is an alternative technique that can be used for this purpose. Some special statistical methods are used for analyzing of the target substance in this device. On the other hand, it is known that spectral preprocessing have an effect on the prediction models developed. In this study, ground samples of 250 different maize genotypes were used as material. In this study, spectral data taken from these samples (between 1200 and 2400 nm) and the moisture values obtained from reference method were associated with different chemometric techniques. First derivative (FD) and standard normal variate (SNV) transformations were applied to spectral data as pretreatment methods. Successive Projections Algorithm-Multiple Linear Regression (SPA-MLR) was used as wavelength selection method technique. Result of the study showed that wavelength selection is an effective way for elimination of uninformative wavelengths. It was determined that high correlation (r>0.95) was observed between the results of reference analysis and predictions of NIR models. It was modeled by using SPA-MLR method which gives the most accurate prediction result among the generated models and transformed data.