可溶性固形物總含量（TSS）是決定葡萄***佳成熟度的關(guān)鍵變量之***。在這項(xiàng)工作中，基于漫反射光譜測量，開發(fā)了偏***小二乘（PLS）回歸模型，用于估算Godello、Verdejo（白葡萄）、Mencía 和Tempranillo（紅葡萄）等葡萄品種的TSS含量。為了確定TSS預(yù)測的***適合光譜范圍，對四個數(shù)據(jù)集進(jìn)行了回歸模型的校準(zhǔn)，其中包括以下光譜范圍：400–700 nm（可見光）、701–1000 nm（近紅外）、1001–2500 nm（短波紅外）和400–2500 nm（全光譜范圍）。我們還測試了標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換技術(shù)。使用留***交叉驗(yàn)證評估了回歸模型，評估指標(biāo)包括均方根誤差（RMSE）、決定系數(shù)（R2）、性能與偏差比（RPD）和因子數(shù)（F）。紅葡萄品種的回歸模型通常比白葡萄品種的模型更準(zhǔn)確。***佳的回歸模型是針對Mencía（紅葡萄）得到的：R2 = 0.72，RMSE = 0.55 °Brix，RPD = 1.87，因子數(shù) n = 7。對于白葡萄，Godello取得了***佳結(jié)果：R2 = 0.75，RMSE = 0.98 °Brix，RPD = 1.97，因子數(shù) n = 7。所使用的方法和得到的結(jié)果表明，可以使用漫反射光譜和將反射值用作預(yù)測變量的回歸模型來估算葡萄中的TSS含量。

葡萄的反射率是使用ASD FieldSpec 4 地物光譜儀進(jìn)行測量，該儀器可檢測350–2500 nm光譜范圍內(nèi)的反射率。葡萄樣品（每個葡萄品種60個樣品，每個樣品有100顆漿果）散布在黑色容器芯中（17 × 17 cm）。從4個不同的數(shù)據(jù)中獲取了100顆漿果的反射數(shù)據(jù)（在每次測量之前將樣品順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°）。然后對反射數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到4次數(shù)據(jù)的平均值。

圖1. 利用ASD地物光譜儀獲取光譜數(shù)據(jù)的流程

圖2展示了四種葡萄品種的平均反射值范圍以及原始數(shù)據(jù)（圖2a）和SNV轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)（圖2b）的TSS反射值。在圖2a中，紅葡萄品種（Mencía和Tempranillo）具有非常相似的光譜特征。雖然在可見光范圍內(nèi)的反射值相似，但從波長675 nm處可以看出***些差異，***大和***小反射值分別約為895 nm和1080 nm，以及675 nm和960 nm。白葡萄（Godello和Verdejo）的光譜特征與紅葡萄不同，但彼此非常相似。Godello和Verdejo在可見光-近紅外范圍的570 nm、830 nm和890 nm處具有***高的反射值。在這個范圍內(nèi)，反射值呈現(xiàn)輕微差異，盡管它們具有相同的光譜特征。從波長1160 nm開始，四種葡萄品種的反射值是相同的。

圖2 四種葡萄品種（Mencía、Godello、Tempranillo和Verdejo）采樣漿果的平均光譜范圍

圖3 Godello、Mencía、Tempranillo和Verdejo葡萄品種在使用原始數(shù)據(jù)（實(shí)線）和SNV轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)（虛線）進(jìn)行PLS回歸時(shí)加權(quán)回歸系數(shù)在全光譜范圍內(nèi)的分布。對四個品種的釀酒特性進(jìn)行了交叉驗(yàn)證。黑線表示零相關(guān)性，并為了清晰呈現(xiàn)而偏移了3.0單位

圖4 利用原始光譜反射數(shù)據(jù)進(jìn)行每個波長的簡單線性相關(guān)性葡萄糖度（TSS）相關(guān)圖。

圖5 利用原始（a–d）和SNV轉(zhuǎn)換（e–h）反射數(shù)據(jù)進(jìn)行的偏***小二乘回歸（PLS）的均方根誤差（RMSE）值。所有圖應(yīng)用相同的顏色刻度（請參閱右側(cè)圖例）。

采用漫反射光譜測量方法，利用偏***小二乘（PLS）回歸模型估計(jì)了四種葡萄品種（Godello、Verdejo、Mencía和Tempranillo）的總可溶性固形物（TSS）含量。基于所獲得的結(jié)果，紅葡萄品種的TSS含量估算***佳，特別是Mencía。

用于TSS預(yù)測的***適宜光譜范圍是近紅外（NIR）范圍（701–1000 nm）。在此光譜范圍內(nèi)獲得了***高的R2和RPD值，以及***低的RMSE和F值。在所有光譜范圍內(nèi)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行SNV轉(zhuǎn)換進(jìn)***步改善了模型的評估指標(biāo)結(jié)果。

用于估算TSS的***佳變量（圖5）分別位于860 nm處，波長201 nm的Godello；883 nm處，波長232 nm的Mencía；916 nm處，波長230 nm的Tempranillo；以及1055 nm處，波長230 nm的Verdejo。這些***佳點(diǎn)呈現(xiàn)出***低的RMSE值。

研究表明，通過光譜測量的反射值，可以迅速、非侵入性地進(jìn)行現(xiàn)場測量，從而估算TSS含量。