Espectroscopia vibracional e imagens hiperespectrais com modelagem quimiométrica na análise de fibras
de algodão, sementes de algodão e sementes de tomate.
Agricultura de precisão; Análise não destrutiva; Espectrômetros Portáteis; HSI-NIR; Reconhecimento de padrão.
Existe uma demanda por métodos analíticos que permitem a avaliar o comprimento de
fibras de algodão e a capacidade germinativa das sementes, bem como para identificação
de variedades tradicionais de sementes de tomate. Assim, o estudo propôs o
desenvolvimento de métodos analíticos empregando tecnologias fundamentadas na
espectroscopia vibracional NIR e Raman, associadas as técnicas quimiométricas de
reconhecimento de padrão (RP). No estudo das fibras de algodão, dados espectrais de 142
amostras foram obtidos utilizando dois espectrômetros NIR portáteis (região espectral de
908 a 16706 nm; 2350 a 2500 nm) e um Raman portátil. Com isso, construiu-se modelos
de análise discriminante por mínimos quadrados (PLS-DA) e análise discriminante linear
(LDA) com seleção de variáveis através dos algoritmos das projeções sucessivas (SPA
LDA), genético (GA-LDA) e colônia de formiga (AOC-LDA). Duas abordagens de
classificação foram realizadas, a primeira para diferenciar entre fibras curtas (CM, 52
amostras) e longas (FL, 90 amostras), enquanto a segunda buscou classificar as classes
internas de FL [Longa (L), Muito Longa (ML) e Extra Longa (EL)], cada classe FL
contendo 30 amostras. De modo geral, os modelos com os dados Raman apresentaram
acurácia de 100% em todas as abordagens e técnicas de RP, enquanto os modelos com
NIR atingiram 100% de acurácia apenas na primeira abordagem e em função do método
de RP e seleção de variáveis. Para avaliação da germinação, 400 sementes de algodão
foram analisadas. Utilizou-se um NIR de bancada (operando na faixa de 1000–2500 nm),
uma câmera hiperespectral na região do NIR (HSI-NIR) operando na faixa de 1000–2500
nm e os NIR portáteis mencionados anteriormente. Testes de germinação foram
conduzidos de acordo com protocolos padronizados como método de referência. Com
isso, modelos PLS-DA foram construídos para classificar as sementes germinadas (G) e
não germinadas (NG). Dentre os instrumentos testados, o NIR de bancada apresentou a
maior acurácia (94,3%), enquanto os dispositivos portáteis apresentaram acurácia entre
87,2% e 83,3%, todas na etapa de teste. Os modelos com os dados HSI-NIR apresentaram
acurácia de 91,0% na abordagem baseada em objeto e 72,5% na abordagem baseada em
pixel. Para o estudo com sementes de tomate, foram obtidas comercialmente sete
variedades, sendo quatro tradicionalmente cultivadas no País Basco, Espanha, e três não
específicas da região. No total, 630 sementes (90 por variedade) foram analisadas
utilizando uma câmera HSI-NIR 996 nm a 2505 nm). Foram construídos modelos PLS
DA para a discriminação entre variedades bascas (B) e não basca (NB), e depois para as
quatro variedades de semente B [Loide (LO), Pikoluze (PI), Deusto (DE) e Aretxabaleta
(AR)]. Os modelos para discriminação entre as variedades B e NB alcançaram uma
acurácia de 84,6% e 99,20% nos níveis de pixel e objeto, respectivamente. Os modelos
em nível de pixel para as variedades LO, PI, DE e AR apresentaram sensibilidades de
0,600 a 1,000 e especificidades de 0,880 a 0,991. No nível de objeto, os respectivos
intervalos foram de 0,867 a 1,000 e de 0,889 a 1,000.