• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.1615-1615
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• 2001

During the past ten years, Near Infrared Spectroscopy has been successfully applied to the analysis of a great variety of agriculture products. Previous works (Morra et al., 1991; Salgo et al., 1998) have shown the potential of this technology for soil analysis, estimating different parameters just with one single scan. The main advantages of NIR applications in soils are the speed of response, allowing the increase of the number of samples analysed to define a particular soil, and the instantaneous elaboration of recommendations for fertilization and soil amendment. Another advantage is to avoid the use of chemical reagents at all, being an environmentally safe technique. In this paper, we have studied a set of 129 soil samples selected from representative glasshouse soils from Southern Spain. The samples were dried, milled, and sieved to pass a 2 mm sieve and then analysed for organic carbon, total nitrogen, inorganic nitrogen (nitrate ammonium), hygroscopic humidity, pH and electrical conductivity in the 1:1 extract. NIR spectra of all samples were obtained in reflectance mode using a Foss NIR Systems 6500 spectrophotometer equipped with a spinning module. Calibration equations were developed for seven analytical parameters (ph, Total nitrogen, organic nitrogen, organic carbon, C/N ratio and Electric Conductivity). Preliminary results show good correlation coefficients and standard errors of cross validation in equations obtained for Organic Carbon, Organic Nitrogen, Total Nitrogen and C/N ratio. Calibrations for nitrates and nitrites, ammonia and electric conductivity were not acceptable. Calibration obtained for pH had an acceptable SECV, but the determination coefficient was found very poor probably due to the reduced range in reference values. Since the estimation of Organic Carbon and C/N ratio are acceptable NIIRS could be used as a fast method to assess the necessity of organic amendments in soils from Mediterranean regions where the low level of organic matter in soils constitutes an important agronomic problem. Furthermore, the possibility of a single and fast estimation of Total Nitrogen (tedious determination by modifications of the Kjeldahl procedure) could provide and interesting data to use in the estimation of nitrogen fertilizer rates by means of nitrogen balances.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제18권3호
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• pp.257-266
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• 2012

본 연구는 조사료 품질평가에서 근적외선 분광법의 현장 이용성 확대를 위하여 시료 전처리 방법에 따른 이탈리안 라이그라스 사일리지의 사료가치 및 발효품질의 예측정확성을 평가하기 위하여 수행되었으며 검량식 개발을 위하여 이탈리안 라이그라스 사일리지를 전북지역에서 174점을 수집하였다. 시료 전처리 방법은 사일리지를 건조 후 분쇄하는 방법과 원물 (생) 시료를 건조 분쇄하지 않는 방법을 두었으며 각각의 시료는 근적외선 분광기를 이용하여 스펙트럼을 측정한 후 측정된 스펙트럼과 실험실 분석값간에 상관관계를 이용한 다변량회귀분석법을 통하여 검량식을 유도한 다음 각 성분별로 예측 정확성을 평가하였다. 시료 전처리 방법에 따른 이탈리안 라이그라스 사일리지의 수분함량의 예측 정확성은 건조 분쇄하지 않은 원물(생)시료를 그대로 측정하는 방법 (SECV 1.37%, $R^2$=0.96)이 건조 분쇄처리 방법 (SECV 4.31%, $R^2$=0.68) 보다 예측 정확성이 높게 나타났다. ADF와 NDF 함량의 예측 정확성은 건조 후 분쇄처리한 방법이 개발된 검량식을 상호검증 (SECV)한 결과 각각 0.72% ($R^2$=0.97)와 0.85% ($R^2$=0.94)로 높게 나타났으며 조회분함량 평가에 대한 검량식개발 결과는 건조분쇄하지 않은 원물(생) 시료 전처리 방법에서 가장 낮은 정확성 (SECV 1.17%, $R^2$=0.66)을 나타내었다. pH와 젖산함량은 건조 분쇄 전처리 방법에서 각각 0.48 ($R^2$=0.87)와 0.24% ($R^2$=0.87)로 우수한 결과를 나타내었다. 이상의 연구결과를 종합해보면 근적외선분광법을 이용한 시료 전처리 방법에 따른 이탈리안 라이그라스 사일리지의 사료가치 및 발효품질 평가에 대한 예측정확성은 수분함량을 제외하고는 건조 후 분쇄하는 시료 전처리 방법이 예측 정확성 측면에서는 우수한 것으로 나타났으나 시료 전처리가 필요치 않은 원물(생) 시료의 측정 방법도 매우 양호한 예측 정확성을 보임으로써 실제 근적외선분광법의 현장 활용측면에서는 매우 유용한 전처리 방법으로 판단되어진다.

• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.4107-4107
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• 2001

Previous works have shown the viability of NIRS technology for the prediction of fatty acids in Iberian pig fat, but although the resulting equations showed high precision, in the predictions of new samples important fluctuations were detected, greater with the time passed from calibration development to NIRS analysis. This fact makes the use of NIRS calibrations in routine analysis difficult. Moreover, this problem only appears in products like fat, that show spectrums with very defined absorption peaks at some wavelengths. This circumstance causes a high sensibility to small changes of the instrument, which are not perceived with the normal checks. To avoid these inconveniences, the software WinISI 1.04 has a mathematic algorithm that consist of create a “Repeatability File”. This file is used during calibration development to minimize the variation sources that can affect the NIRS predictions. The objective of the current work is the evaluation of the use of a repeatability file in quantitative NIRS analysis of Iberian pig fat. A total of 188 samples of Iberian pig fat, produced by COVAP, were used. NIR data were recorded using a FOSS NIRSystems 6500 I spectrophotometer equipped with a spinning module. Samples were analysed by folded transmission, using two sample cells of 0.1mm pathlength and gold surface. High accuracy calibration equations were obtained, without and with repeatability file, to determine the content of six fatty acids: miristic (SECV$\sub$without/=0.07% r$^2$$\sub$without/=0.76 and SECV$\sub$with/=0.08% r$^2$$\sub$with/=0.65), Palmitic (SECV$\sub$without/=0.28 r$^2$$\sub$without/=0.97 and SECV$\sub$with/=0.24% r$^2$$\sub$with/=0.98), palmitoleic (SECV$\sub$without/=0.08 r$^2$$\sub$without/=0.94 and SECV$\sub$with/=0.09% r$^2$$\sub$with/=0.92), Stearic (SECV$\sub$without/=0.27 r$^2$$\sub$without/=0.97 and SECV$\sub$with/=0.29% r$^2$$\sub$with/=0.96), oleic (SECV$\sub$without/=0.20 r$^2$$\sub$without/=0.99 and SECV$\sub$with/=0.20% r$^2$$\sub$with/=0.99) and linoleic (SECV$\sub$without/=0.16 r$^2$$\sub$without/=0.98 and SECV$\sub$with/=0.16% r$^2$$\sub$with/=0.98). The use of a repeatability file like a tool to reduce the variation sources that can disturbed the prediction accuracy was very effective. Although in calibration results the differences are negligible, the effect caused by the repeatability file is appreciated mainly when are predicted new samples that are not in the calibration set and whose spectrum were recorded a long time after the equation development. In this case, bias values corresponding to fatty acids predictions were lower when the repeatability file was used: miristic (bias$\sub$without/=-0.05 and bias$\sub$with/=-0.04), Palmitic (bias$\sub$without/=-0.42 and bias$\sub$with/=-0.11), Palmitoleic (bias$\sub$without/=-0.03 and bias$\sub$with/=0.03), Stearic (bias$\sub$without/=0.47 and bias$\sub$with/=0.28), oleic (bias$\sub$without/=0.14 and bias$\sub$with/=-0.04) and linoleic (bias$\sub$without/=0.25 and bias$\sub$with/=-0.20).

• 한국초지조사료학회지
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• 제39권2호
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• pp.114-120
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• 2019

본 연구는 근적외선분광법을 이용한 조사료품질 검사의 현장 이용성을 확대하기 위하여 기존 사일리지 중심의 근적외선 DB에 저 수분 함량의 근적외선 DB를 추가하여 저 수분 조사료의 품질평가 가능성을 검토하고 통합된 동계사료작물 단일의 근적외선 검량식을 개발하기 위하여 전국에서 동계사료작물 조사료 2454점을 수집하였다. 각각의 시료는 근적외선 분광기를 이용하여 스펙트럼을 측정한 후 측정된 스펙트럼과 실험실 분석값간에 상관관계를 이용한 다변량회귀분석법을 통하여 동계사료작물 초종별로 검량식을 유도한 다음 각 성분별로 예측 정확성을 평가하였다. 초종별 동계사료작물의 수분함량 예측에 대한 검량식 작성 결과는 검량식 작성시 표준오차(SEC)와 상호검증표준오차(SECV)는 이탈리안 라이그라스가 각각 1.16%($R^2=0.99$)와 1.27%($R^2=0.99$)로 가장 우수한 예측능력을 보였으며 통합된 동계사료작물은 1.53%($R^2=0.99$)와 1.59%($R^2=0.99$)로 매우 양호한 예측능력을 나타냈다. ADF와 NDF함량 평가를 위해 개발된 검량식의 초종별 상호검증(SECV) 결과는 청보리가 각각 1.47%($R^2=0.75$)와 2.07%($R^2=0.52$)로 가장 낮게 나타났다. 조단백질 함량은 청보리(SECV=0.64%, $R^2=0.61$)를 제외하고는 모든 초종에서 양호한 예측능력을 보였으며 특히 통합된 동계사료작물(SECV=0.61%, $R^2=0.93$)이 가장 높은 예측결과를 나타냈다. 조회분 함량 평가에 대한 검량식 검증결과는 청보리(SECV=0.75%, $R^2=0.61$)와 호밀(SECV=0.81%, $R^2=0.68$)이 다소 낮은 예측 정확성을 나타냈으며 통합된 동계사료작물(SECV=0.45%, $R^2=0.90$)이 가장 높은 예측결과를 나타냈다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제26권1호
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• pp.53-62
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• 2006

본 연구는 시료 및 스펙트럼의 전처리 방법이 근적외선 분광법을 이용한 옥수수 사일리지의 화학적 조성분의 예측능력에 미치는 영향을 평가하기 위해 수행되었다. 시료의 전처리 방법은 건조하여 분쇄하는 방법(Oven Dried Grinding), 액화 질소처리 후 분쇄하는 방법(Liquid Nitrogen Grinding) 그리고 생사일리지(Intact Fresh)처리로 하였으며 4개의 스펙트럼의 수처리(1,4,4, 2,6,4, 2,10,5) 방법을 이용하여 다변량회귀분석법인 변형부분최소자승회귀법(MPLS)을 통해 검량식을 작성하였다. 시료의 전처리 방법에 의해서 유도된 검량식의 예측 능력은 섬유소 성분(NDF, ADF)과 일반 조성분(CP, Ash) 모두에서 Oven dried grinding (ODG) > Liquid nitrogen grinding (LNG)>Intact fresh (IF) 처리 순으로 우수하였다. 또한 스펙트럼의 수처리 방법에 의한 결과는 시료의 전처리 방법에 따라 그 예측 능력이 다르게 나타났다. 옥수수 사일리지의 섬유소 함량을 예측하기 위한 최적의 시료 전처리 및 스펙트럼 수처리 방법은 NDF는 ODG 처리에 2,10,5 수처리 방법 $(R^2=0.86)$, ADF는 ODG 처리에 2,10,5 수처리 방법 $(R^2v=0.93)$이 가장 우수한 전처리 방법으로 나타났다. 조단백질 함량과 조회분 함량을 측정하기 위한 최적의 시료 전처리 및 스펙트럼 수처리 방법은 조단백질은 ODG 처리에 1,4,4 수처리 방법$(R^2v,=0.91)$, 조회분은 ODG 처리에 2,10,5 수처리 방법$(R^2v=0.89)$이 가장 우수한 전처리 방법으로 판단된다. 이상의 연구 결과를 종합해보면 근적외선 분광법을 이용한 사일리지의 화학적 조성분 함량 측정은 적은 오차 범위 내에서 신속하고 정확한 분석법이 될 수 있음을 확인 할 수 있었다. 비록 원물 생시료(IF)에 대한 직접적인 측정은 다소 예측 정확성이 떨어지지만 현장 적용성과 편리성을 높이기 위해서는 생시료의 측정시 오차를 줄일 수 있는 스펙트럼의 수처리 방법이나 산란보정 방법과 같은 데이터 처리기법에 대한 더 많은 연구가 앞으로 진행되어야 한다고 생각되어진다.

• 한국자원식물학회지
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• 제32권2호
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• pp.124-143
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• 2019

본 연구는 선행연구에서 개발된 근적외선 분광법(NIRS) 예측모델을 활용하여 농업유전자원센터에서 보존 중인 국내외 벼유전자원의 아밀로스 및 단백질 함량 자료를 통계 처리하여 자원 분포를 파악하기 위한 데이터베이스를 구축하고자 하였다. 예측모델의 $R^2$ 값은 아밀로스 분석결과 0.970이었고, 단백질은 0.983이었다. 미지시료 측정 시 정확도를 평가하기 위해 외부검정과정을 거친 결과 $R^2$ 값은 아밀로스 분석결과 0.962였고, 단백질은 0.986이었다. 벼 자원을 재래종, 육성품종, 잡초형, 육성계통으로 나누어 NIRS를 이용하여 성분 분석한 후 함량분포를 확인하였다. 찰벼 평균 아밀로스는 재래종, 육성품종, 잡초형에서 동일하게 8.7%였고, 육성계통은 10.3%였다. 메벼 평균 아밀로스는 재래종 22.3%, 육성품종 22.7%, 잡초형 23.6%, 육성계통 24.2%였다. 전체 벼 자원 중 아밀로스 함량 9%이하 waxy type은 5.0%, low amylose는 5.5%, middle amylose는 20.5%, high amylose는 69.0%를 차지하였다. 단백질 분석 결과 평균함량은 재래종 8.2%, 육성품종 8.0%, 잡초형 7.9%, 육성계통 7.9%였다. 찰벼의 다양성지수 평균은 0.62, 메벼는 0.80이었고, 단백질 다양성지수는 평균 0.51이었다. 임의의 함량구간 내 자원비율은 정규분포의 표준화과정을 통해 확인하였다. 임의 구간에 대한 자원분포비율 산출 결과는, 재래종 아밀로스 6.4-8.7% 구간의 자원비율은 0.45였고, 22.3-26.1% 구간은 0.40, 단백질 7.3-8.2% 구간은 0.26이었다. 육성품종 아밀로스 8.7-9.4% 구간의 자원비율은 0.19였고, 20.1-22.7% 구간은 0.32, 단백질 6.1-8.3% 구간은 0.51이었다. 잡초형 아밀로스 6.6-9.7% 구간은 0.67이었고, 23.6-24.8% 구간은 0.19, 단백질 7.0-7.9% 구간은 0.33이었다. 육성계통 아밀로스 10.0-12.0% 구간의 자원비율은 0.47이었고, 24.2-28.0% 구간은 0.40, 단백질 7.0-7.9% 구간은 0.26이었다. 어떤임의 구간을 지정하여도 자원의 비율을 쉽게 구할 수 있으며, NIRS 분석과 통계분석과정을 통해 얻어진 자원별, 성분함량별 특성 자료는 효율적인 자원관리를 위한 데이터베이스 시스템 구축을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.1247-1247
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• 2001

Constituents of animal biofluids such as milk, blood and urine contain information specifically related to metabolic and health status of the ruminant animals. Some changes in composition of biofluids can be attributed to disease response of the animals. Mastitis is a major problem for the global dairy industry and causes substantial economic losses from decreasing milk production and reducing milk quality. The purpose of this study was to investigate potential of NIRS combined with multivariate analysis for cow's mastitis diagnosis based on NIR spectra of milk, blood and urine. A total of 112 bulk milk, urine and blood samples from 4 Holstein cows were analyzed. The milk samples were collected from morning milking. The urine samples were collected before morning milking and stored at -35$^{\circ}C$ until spectral analysis. The blood samples were collected before morning milking using a catheter inserted into the carotid vein. Heparin was added to blood samples to prevent coagulation. All milk samples were analyzed for somatic cell count (SCC). The SCC content in milk was used as indicator of mastitis and as quantitative parameter for respective urine and blood samples collected at same time. NIR spectra of blood and milk samples were obtained by InfraAlyzer 500 spectrophotometer, using a transflectance mode. NIR spectra of urine samples were obtained by NIR System 6500 spectrophotometer, using 1 mm sample thickness. All samples were divided into calibration set and test set. Class variable was assigned for each sample as follow: healthy (class 1) and mastitic (class 2), based on milk SCC content. SIMCA was implemented to create models of the respective classes based on NIR spectra of milk, blood or urine. For the calibration set of samples, SIMCA models (model for samples from healthy cows and model for samples from mastitic cows), correctly classified from 97.33 to 98.67% of milk samples, from 97.33 to 98.61% of urine samples and from 96.00 to 94.67% of blood samples. From samples in the test set, the percent of correctly classified samples varied from 70.27 to 89.19, depending mainly on spectral data pretreatment. The best results for all data sets were obtained when first derivative spectral data pretreatment was used. The incorrect classified samples were 5 from milk samples,5 and 4 from urine and blood samples, respectively. The analysis of changes in the loading of first PC factor for group of samples from healthy cows and group of samples from mastitic cows showed, that separation between classes was indirect and based on influence of mastitis on the milk, blood and urine components. Results from the present investigation showed that the changes that occur when a cow gets mastitis influence her milk, urine and blood spectra in a specific way. SIMCA allowed extraction of available spectral information from the milk, urine and blood spectra connected with mastitis. The obtained results could be used for development of a new method for mastitis detection.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.70-70
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• 2017

This study was conducted to characterize the amylose and protein contents of 4,948 rice landrace germplasm using the NIRS model developed in the previous study. The amylose contents estimated by NIRS in the standard rice were Sinseonchal (6.881%) 4.994%, Chucheong (19.731%) 18.633%, Goami (23.246%) 20.548%. Protein contents were Sinseonchal (6.890%) 6.824%, Chucheong (6.350%) 6.869%, Goami (6.777%) 7.839%. The NIRS analysis showed that 1.1-2.7%point lower in amylose and 0.4-0.6%point higher in protein than standard contents. The average amylose content of the germplasm was 20.39% with a range of 3.97-37.13%. The average protein content was 8.17% with a range of 5.20-17.45%. Amylose contents with a range of 20.06-27.02% represented 62.20% of the germplasm. Protein contents with a range of 6.78-9.75% represented 81.60% of the germplasm. Korean landrace comprised 24.9% among the 4,948 germplasm collected from 41 countries. A specific range of amylose contents showed in Korea 16.58-20.06%, in Japan 20.06-23.25%, in North Korea 23.25-27.02% and in China 27.02-37.13%. Protein contents exhibited 5.20-17.45% evenly in the whole landraces, whereas Chinese landrace particularly observed with 6.78-8.27% and 9.75-17.45%. Fifty resources were selected with low and high amylose ranging from 3.97-6.66% to 30.41-37.13% respectively. Similarly fifty resources were selected with low and high protein ranging from 5.20-6.09% to 13.21-17.45% respectively. Landraces with higher protein should be adapted to practical utilization of food sources.

• 한국작물학회지
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• 제54권1호
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• pp.55-60
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• 2009

녹차, 부분발효차 및 발효차 등 다양한 차제품 117개 제품을 수집하여 분말화하여 측색계로 각 차제품의 표면 색상을 측정한 후 NIRS를 이용하여 가시광선 대역($400{\sim}700$ nm)에서 스펙트럼을 얻어 중회귀분석에 의해 각각 색상 관련 특성에 대한 검량식을 작성하였다. 1. 측색계로 제품의 색상을 측정한 결과 CIE color scale에서 L값(6.98), a값(0.25) 및 b값(15.42)이 높았으나, a/b(0.09)값은 Hunter color scale에서 높았다. 또한 색상관련 특성 $a^*$(a)와 $a^*/b^*$(a/b)의 변이계수가 $317.2{\sim}327.5%$와 $293.8{\sim}316.7%$로 제품간 변이성이 매우 컸다. 2. CIE color scale와 Hunter color scale에서 발효정도($X_9$)의 변이를 $a^*/b^*(X_4)$나 a/b($X_8$)로 99.7% 설명될 수 있어 $a^*/b^*$(a/b)값으로 차제품의 발효정도를 추정할 수 있다. 3. Modified partial least square(MPLS)를 이용하여 작성된 검량식의 결과 두 color scale을 종합하여 L값의 검량식 작성시 결정계수($R^2$)는 $0.973{\sim}0.977$, 검증시 상관도(1-VR) $0.969{\sim}0.972$, a값의 결정계수는 0.999, 검증시 상관도 0.998, b값의 결정계수는 $0.858{\sim}0.902$, 검증시 상관도 $0.833{\sim}0.888$, a/b값의 결정계수는 0.997, 검증시 상관도 0.993으로 매우 높았다. 4. 차 제품 표면 색상관련 특성들(CIE color scale; $L^*$, $a^*$, $b^*$, $a^*/b^*$, Hunter color scale; L, a, b, a/b)의 검량식 정확도가 매우 높아서 NIRS의 가시광선 대역($400{\sim}700\;nm$)에서 이들 특성을 용이하고 정밀하게 측정할 수가 있으며, 또한 근적외선 대역($900{\sim}2500\;nm$)에서 기존 성분분석 화일과 병합하여(merge) 차 제품의 표면 색상 및 화학적 성분을 $1{\sim}2$분내로 동시에 측정이 가능하다.

• 한국자원식물학회지
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• 제23권4호
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• pp.386-392
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• 2010

녹차, 부분발효차, 발효차 및 후발효차 등 다양한 차 제품 분말을 NIRSystem를 이용하여 전 대역(400-2500 nm)에서 스펙트럼을 얻어 중회귀분석에 의해 색상 관련 특성 및 카테킨류 성분에 대한 검량식을 유도하였다. Hunter color scale에서 발효정도의 변이를 a/b로 98.7% 설명될 수 있어 a/b값으로 차제품의 발효정도를 추정할 수 있다. MPLS를 이용하여 작성된 검량식의 결과 L값의 검량식 작성시 결정계수는 0.997, a값의 결정계수는 1.00, b값의 결정계수는 0.996, a/b값의 결정계수는 0.999로 매우 높았다. MPLS를 이용하여 작성된 검량식의 결과 EGC, EC, EGCg, ECg 및 총 카테킨의 결정계수는 각각 0.919, 0.896, 0.978, 0.905 및 0.983으로 매우 높았다. 차 제품 분말의 색상관련 특성들(L, a, b, a/b) 및 카테친류 (EGCg, EGC, EC, ECg 및 총 카테킨) 의 검량식 정확도가 매우 높아서 NIRS의 가시광선 대역(400~700 nm)및 근적외선 대역(780~2500 nm)에서 동시에 두 특성의 성분을 1~2분 내로 측정이 가능하다.