Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften Band 23

Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 23: 254 (2011)
Bestimmung des Zuckergehaltes von Zuckerrüben
mit Hilfe der Nahinfrarotspektroskopie
Frank Höppner 1 und Christa Hoffmann 2
1 JKI, Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde, Braunschweig; 2 Institut für Zuckerrübenforschung an
der Universität Göttingen. E-Mail: hoffmann@ifz-goettingen.de
Einleitung
Zur Ermittlung des bereinigten Zuckergehaltes von Zuckerrüben müssen mit gewissem
Aufwand der Zuckergehalt sowie Nichtzuckerstoffe (Melassebildner)
bestimmt werden. Um insbesondere große Probenserien zeitnah und kostengünstig
auf Zuckergehalt zu untersuchen, könnte sich die Nahinfrarotspektroskopie als
Schnellmethode anbieten.
Material und Methoden
Es wurde eingefrorener Zuckerrübenbrei (ca. 250 g) aus verschiedenen Zuckerrübenversuchen
(Variation: Sorte, N-Düngung, Standort) der Jahre 2008 bis 2010
verwendet, welcher polarimetrisch auf den Zuckergehalt untersucht worden ist. Die
Aufnahme der Spektren von insgesamt 101 Proben erfolgte mit einem Laborspektrometer
der Firma Bruker MPA im Spektralbereich von 1100 bis 2500 nm. Der aufgetaute
Rübenbrei wurde dabei in Bechergläsern mit Quarzglasboden jeweils bei
Drehung durch den Glasboden in 4-facher Neubefüllung abgescannt. Anschließend
wurden die Spektren einer Probe gemittelt und in ein zufälliges Kalibrations- (77
Proben) und Validationsset (21 Proben) geteilt. Die Kalibrierungen wurden mit dem
Chemometrie-Softwarepaket WinISI II vorgenommen, die Schätzfunktionen mit der
Modified Partial Least Squares Regression (mPLSR) berechnet (Shenk und
Westerhaus 1991).
Ergebnisse und Diskussion
Betrachtet man die Kalibration für den Zuckergehalt, so liegt der Fehler der Kreuzvalidation
mit 0,43 % recht niedrig und der RPD-Wert als Urteil für die Vorhersageleistung
des Kalibriermodells nach Williams und Sobering (1996) in einem
zufriedenstellenden Bereich (Tab. 1). Durch ein hohes Bestimmtheitsmaß wird das
Ergebnis bekräftigt. Auch das Validationsergebnis unterscheidet sich nicht wesentlich
von der Kalibration. Möglicherweise kann die Güte der Kalibrierung durch weitere
Hinzunahme von Kalibrationsproben verbessert werden.
Tab. 1: Kalibrations- und Validationsstatistik des Zuckergehaltes von Zuckerrüben
N
Min
(%)
Max
(%)
Mittel
(%)
RMSECV
(%)
RMSEP
Kalibrationsset 77 12,70 19,69 17,21 0,43 0,93 3,88
Validationsset 21 13,50 18,76 17,22 0,53 0,02 0,87 3,12
Literatur
Shenk, J., M. Westerhaus 1991: Population structuring of near infrared spectra and modified partial
least squares regression. Crop Sci. 31/1991:1548-1555.
Williams, P.C., D.C. Sobering 1996: How do we do it: a brief summary of the methods we use in
developing near infrared calibrations. In: Near Infrared Spectroscopy: The Future Waves, NIR
Publications, Chichester, 185-188.
(%)
bias
(%)
R²
RPD