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이탈리안 라이그라스 사일리지의 품질평가를 위한 근적외선분광 (NIRS) 검량식의 이설 및 검증
조규채,박형수,이상훈,최진혁,서성,최기준,Cho, Kyu Chae,Park, Hyung Soo,Lee, Sang Hoon,Choi, Jin Hyeok,Seo, Sung,Choi, Gi Jun 한국축산환경학회 2012 축산시설환경학회지 Vol.18 No.suppl.
This study was evaluated high end research grade Near infrared spectrophotometer (NIRS) to low end popular field grade multiple Near infrared spectrophotometer (NIRS) for rapid analysis at forage quality at sight with 241 samples of Italian ryegrass silage during 3 years collected whole country for evaluate accuracy and precision between instruments. Firstly collected and build database high end research grade NIRS using with Unity Scientific Model 2500X (650 nm~2,500 nm) then trim and fit to low end popular field grade NIRS with Unity Scientific Model 1400 (1,400 nm~2,400 nm) then build and create calibration, transfer calibration with special transfer algorithm. The result between instruments was 0.000%~0.343% differences, rapidly analysis for chemical constituents, NDF, ADF, and crude protein, crude ash and fermentation parameter such as moisture, pH and lactic acid, finally forage quality parameter, TDN, DMI, RFV within 5 minutes at sight and the result equivalent with laboratory data. Nevertheless during 3 years collected samples for build calibration was organic samples that make differentiate by local or yearly bases etc. This strongly suggest population evaluation technique needed and constantly update calibration and maintenance calibration to proper handling database accumulation and spread out by knowledgable control laboratory analysis and reflect calibration update such as powerful control center needed for long lasting usage of forage analysis with NIRS at sight. Especially the agriculture products such as forage will continuously changes that made easily find out the changes and update routinely, if not near future NIRS was worthless due to those changes. Many research related NIRS was shortly study not long term study that made not well using NIRS, so the system needed check simple and instantly using with local language supported signal methods Global Distance (GD) and Neighbour Distance (ND) algorithm. Finally the multiple popular field grades instruments should be the same results not only between research grade instruments but also between multiple popular field grade instruments that needed easily transfer calibration and maintenance between instruments via internet networking techniques. 본 연구는 종래의 실험실 및 연구용 근적외선 분광분석기를 보급형 현장용 다수의 장비를 이용하여 신속하게 현장에서 조사료의 품질 평가의 예측 정확성을 평가하기 위하여 3년간 전국에서 수집된 이탈리안 라이그라스 사일리지 241점을 이용하여 연구용 장비 Unity Model 2500X에 구축된 Database를 활용하여 현장용 보급형 장비 Unity Model 1400에 맞춰 Database를 업데이트 하고 검량선을 작성 한 후 검량선 이설 알고리즘을 사용하여 검량선 이설결과 연연구용 장비와 거의 동일한 수준의 결과로 0.000%~0.343%로의 차이로서 현장에서 신속하게 NDF, ADF 및 조단백, 조회분등의 화학적 성분 및 수분, pH 젖산의 발효품질, 그리고 TDN, RFV의 조사료 품질 평가치를 실험실 수준과 같이 5분내에 동시에 분석 할수 있는 결과를 얻었다. 하지만 3년 동안 얻어진 검량선 작성용 시료는 유기적인 시료이므로 지역적 년도별 차이를 가져올 수 있다. 이는 향후 모집단에 의한 지속적인 검량식의 업데이트 및 Database 관리기법이 실험실 분석 및 이를 이용 검량식을 유지 관리 할수 있는 중앙 Control Center 의해서 관리되어져야 지속적인 현장분석이 가능하다는 것을 강력히 시사한다. 현장분석기라 하더라도 조사료 같은 농산물은 계속 변화하는 성질을 가지고 있으므로 현장분석시 변위를 쉽게 파악하여 이를 신속히 보강 하지 않으면 장기적인 분석이 되지 않는다. 그동안 여러 근적외선 분광법의 연구들이 이루어져 왔지만 현장에서 직접 사용할 수 없었을 뿐 아니라 지속성의 결여로 장비들이 잘 활용되지 않고 있었다. 조사료 같은 농산물 등은 단기적으로 맞지만 불과 1년 정도가 지나면 분석결과가 상당히 신뢰성이 결여되어 활용도가 떨어지는 현실이다. 결론적으로 조사료의 향후 계속적인 시료의 보강과 모집단 분석을 이용한 체계적인 관리 및 시료의 확충방식을 직관적으로 할 수 있는 GD(Global Distance) 및 ND(Neighbour Distance) 기법의 신호등 방식으로 손쉬운 한글화된 운영체재를 사용하게 된다면 향후 효과적인 분석을 수행할 수 있어 이에 대한 여러 기대효과가 예상되어진다. 마지막으로는 동일 목적으로 다수의 장비를 운영할 경우 장비마다 동일한 시료가 동일한 결과가 나올 수 있도록 하는 기법 및 손쉽게 검량식을 작성 할 수 있는 프로그램과 작성된 검량식을 장비에 직접 기존의 컴퓨터 Network에 연결 전송하고 관리하는 Network 기능이 필수적이라 할 수 있겠다.
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전북산 브랜드 쌀의 근적외선 분광스펙트럼과 기계적 식미치간의 상호관계
송영주,송영은,오남기,최영근,조규채 韓國作物學會 2006 Korean journal of crop science Vol.51 No.1S
쌀의 기계적 식미치 측정용으로 최근 많이 사용되고 있는 도요 미도메타의 미도치를 근적외선 분광분석 기를 이용 신속 간편하게 측정할 수 있는지를 검토하고자 실험 하였던바 그 결과는 다음과 같다. 1. 수집된 브랜드 쌀의 도요 미도치는 최저 62.9, 최고 84.2까지의 비교적 넓은 범위를 보였으며, 샘플의 분포 양상도 정규분포에 가까웠다. 2. MPLS(Modified Partial Least Square) 방식에 의한 검량식 작성시 도요 미도치와 근적외선 스펙트럼 간 결정계수 (R2) 는 0.94, 표준오차(SEC)는 0.95정도로 비교적 높은 상관성을 보였다. 3. 검량식 검증 표준오차는 1.64, 검증시 상관정도는 0.81로서 근적외선 분광분석기로 도요 미도치를 비 파괴적으로 손쉽게 측정할 수 있는 가능성을 제시 할 수 있었다. The purpose of this study was to assess whether mechanical sensory score by Toyo Midometer can be substituted by near-infrared spectroscopy (NIRS) method in whole-grain milled rice samples. Toyo values of collected commercial brand rice (n=127) had comparatively wide ranges from 62.9 to 84.2 (Mean=70.5; S.D.=4.0). Calibration equation was developed using 73 samples. Standard error of calibration (SEC) for sensory score equation and R2 were 0.95, and 0.94, respectively, however, percentage of variation in the reference method values (1-VR) which give a true indication of equation performance was slightly lower (1-VR=0.81) than calibration equation. It was demonstrated that, even though NIRS has potential as a rapid tools to predict rice sensory score, the prediction of sensory score in rice by NIRS needs to be further investigation on a large number of sample with different varieties and growing locations.
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근적외선 분광분석법을 이용한 한국산과 일본산 녹차제품의 판별
천종은(Jong Un Chun),조규채(Kyu-Chae Cho) 한국차학회 2007 한국차학회지 Vol.13 No.1
국산 녹차제품 55종과 일본산 22종의 시료를 분쇄하여 근적외선 분광광도계(NIR spectroscopy, Model 6500, Foss NIRsystems, USA)로 400~2,500 nm 범위의 스펙트럼을 측정하였다. 스펙트럼을 standard normal variate (SNV)와 detrend로 입도차이에서 오는 산란을 보정하였으며, 획득된 스펙트럼을 파일로 작성하여 각 스펙트럼 영역별 중첩에서 기인하는 오차를 최소화하기 위해서 1차 미분으로 스펙트럼을 처리하여 데이터 분석 및 성분에 대한 검량식을 작성하고 이를 미지의 시료에 적용하여 그 결과를 얻었다. 1. 한국산 녹차 시료(+)는 좌표의 왼쪽에, 일본산 시료(□)는 오른쪽에 치중 분포하여 국내산과 일본산 녹차제품의 판별이 가능하여 보였으며, 일본산 녹차 시료 중에 2제품이 한국산에 포함되었다. 2. Discrimination equation에서, component를 6으로 하였을 때에, 검량식 표준오차(SEC)는 0.196, 검량식 확인 표준오차(SECV)은 2.204, 검정시 상관도(1-VR)은 0.795로 높은 편이었다. 3. Modified partial least square(MPLS)에 의한 검량식 작성시 factor가 10일 때에, 결정계수(R2)는 0.99로서 극히 양호한 검량식을 얻었다. 검량식의 평균은 71.7, 검량식 표준오차(SEC)는 5.28이었다. 4. 검량식 검증 표준오차(SECV)은 6.59, 검증시 상관도(1-VR)는 0.98을 보여 작성시와 거의 비슷하게 매우 높아서 국내산과 일본산 녹차 제품의 판별이 용이하고 정밀하게 수행될 수가 있다고 판단된다. 하게 수행될 수가 있다고 판단된다. Development for discriminating Korean and Japanese green tea products with high accuracy and ease is required to protect the domestic industry of green tea products from illegal distribution of foreign products. Calibration equation was developed using 55 and 22 Korean and Japanese green tea products, respectively. Standard error of calibration (SEC) and percentage of variation in the reference method values (1-VR) in the discrimination equation were 0.196 and 0.795, respectively. However, determination coefficient (R2) and percentage of variation in the reference method values (1-VR) in modified partial least square (MPLS) were 0.99 and 0.98 with 5.28 of standard error of calibration, respectively. A rapid, nondestructive and accurate discrimination in Korean and Japanese green tea products was achieved by NIR spectroscopy using modified partial least square (MPLS) regression method. *교신저자 (E-mail: chunju@sunchon.ac.kr, Tel: 061-750-3212, Fax: 061-750-3208)
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전북산 브랜드 쌀의 근적외선 분광스펙트럼과 기계적 식미치간의 상호관계
송영주,송영은,오남기,최영근,조규채,Song, Young-Ju,Song, Young-Eun,Oh, Nam-Ki,Choi, Yeong-Geun,Cho, Kyu-Cha 한국작물학회 2006 한국작물학회지 Vol.51 No.suppl1
쌀의 기계적 식미치 측정용으로 최근 많이 사용되고 있는 도요 미도메타의 미도치를 근적외선 분광분석 기를 이용 신속 간편하게 측정할 수 있는지를 검토하고자 실험 하였던바 그 결과는 다음과 같다. 1. 수집된 브랜드 쌀의 도요 미도치는 최저 62.9, 최고 84.2까지의 비교적 넓은 범위를 보였으며, 샘플의 분포 양상도 정규분포에 가까웠다. 2. MPLS(Modified Partial Least Square) 방식에 의한 검량식 작성시 도요 미도치와 근적외선 스펙트럼 간 결정계수 $(R^2)$는 0.94, 표준오차(SEC)는 0.95정도로 비교적 높은 상관성을 보였다. 3. 검량식 검증 표준오차는 1.64, 검증시 상관정도는 0.81로서 근적외선 분광분석기로 도요 미도치를 비 파괴적으로 손쉽게 측정할 수 있는 가능성을 제시 할 수 있었다. The purpose of this study was to assess whether mechanical sensory score by Toyo Midometer can be substituted by near-infrared spectroscopy (NIRS) method in whole-grain milled rice samples. Toyo values of collected commercial brand rice (n=127) had comparatively wide ranges from 62.9 to 84.2 (Mean=70.5; S.D.=4.0). Calibration equation was developed using 73 samples. Standard error of calibration (SEC) for sensory score equation and $R^2$ were 0.95, and 0.94, respectively, however, percentage of variation in the reference method values (1-VR) which give a true indication of equation performance was slightly lower (1-VR=0.81) than calibration equation. It was demonstrated that, even though NIRS has potential as a rapid tools to predict rice sensory score, the prediction of sensory score in rice by NIRS needs to be further investigation on a large number of sample with different varieties and growing locations.
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벼 생엽의 질소함량 현장분석을 위한 NIRS 검량식 개발 및 검증
송영은,이덕렬,조승현,이기권,정종성,권영립,조규채 韓國作物學會 2013 한국작물학회지 Vol.58 No.3
연구용 NIR 장비에서 수집된 벼 생엽의 질소 함량 검량 식 및 데이터베이스를 현장용 NIR 장비에 검량식을 이설,검증함으로서 현장 적용 가능성을 평가하기 위해 수행한 결과는 다음과 같다.1. 2003년부터 2009년까지 스펙트럼을 수집한 시료 중선발 된 A 데이터 세트(개체수 454점)의 총 질소범위는 2.041%~4.933%, 2012년 수집된 B 데이터 세트(258점)는 2.180%~3.690%이며 각각의 전체 평균은3.497%, 2.712%였다.2. A, B 데이터 세트에서 유도된 검량식 결과 결정계수(R2)는 각각 0.845, 0.777,표준오차(SEC)는 0.196, 0.126,SECV는 0.238, 0.150이었다.3. 연구용 NIR 장비 400 nm~2500 nm 파장에서 얻어진데이터베이스를 현장용 NIR 장비 1200 nm~2400 nm파장에 맞게 잘라 이설한 후 2012년 데이터베이스에업데이트 확장한 후 작성된 검량식 결과 결정계수(R2)는 0.880, 표준오차(SEC)는 0.191이었다.4. 연구용 NIR 장비에 구축된 데이터베이스를 현장용NIR 장비에 맞춰 데이터베이스를 확장 업데이트하고검량식을 이설한 결과 연구용 장비와의 표준오차는0.005%로 거의 동일한 수준의 결과를 얻었다. This study was evaluated high end research grade Near Infrared Reflectance Spectrophotometer (NIRS) to field grade multiple Near Infrared Reflectance Spectrophotometer (NIRS) for rapid analysis at fresh rice leaf at sight with 238 samples of fresh rice leaf during year 2012, collected Jeollabuk-do for evaluate accuracy and precision between instruments. Firstly collected and build database high end research grade NIRS using with 400 nm ~ 2500 nm during from year 2003 to year 2009, seven years collected fresh rice leaf database then trim and fit to field grade NIRS with 1200 nm ~ 2400 nm then build and create calibration, transfer calibration with special transfer algorithm. The result between instruments was 0.005% differences, rapidly analysis for chemical constituents, Total nitrogen in fresh rice leaf within 5 minutes at sight and the result equivalent with laboratory data. Nevertheless last during more than 8 years collected samples for build calibration was organic samples that make differentiate by local or yearly bases etc. This strongly suggest population evaluation technique needed and constantly update calibration and maintenance calibration to proper handling database accumulation and spread out by knowledgable control laboratory analysis and reflect calibration update such as powerful control center needed for long lasting usage of fresh rice leaf analysis with NIRS at sight. Especially the agriculture products such as rice will continuously changes that made easily find out the changes and update routinely, if not near future NIRS was worthless due to those changes. Many research related NIRS was shortly study not long term study that made not well using NIRS, so the system needed check simple and instantly using with local language supported signal methods global distance (GD) and neighbour distance (ND) algorithm. Finally the multiple popular field grades instruments should be the same results not only between research grade instruments but also between multiple field grade instruments that needed easily transfer calibration and maintenance between instruments via internet networking techniques.
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