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基于傅里叶变换近红外光谱法鉴别五常大米

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-06-27
核心提示: 近红外光谱技术结合化学计量学手段应用于食品产地鉴别方面,欧盟研究的较多,我国在此方面的研究相对较少。来自黑龙江八一农垦大学食品学院的钱丽丽、宋雪健和张东杰等人采用FTNIS法进行大米样品光谱的预处理,结合鉴别分析、聚类分析及定量分析建立五常大米产地判别模型,为五常地理标志大米产地保护研究提供一定的理论支撑。
   五常大米因其独特的地理气候使得大米品质好、口感佳,其销售价格在市场上有着绝对优势,致使五常大米掺假情况时有发生,严重损害了企业和消费者的利益,因此开发五常大米原产地保护技术尤为重要。
 
  近红外光谱技术结合化学计量学手段应用于食品产地鉴别方面,欧盟研究的较多,我国在此方面的研究相对较少。来自黑龙江八一农垦大学食品学院的钱丽丽、宋雪健和张东杰等人采用FTNIS法进行大米样品光谱的预处理,结合鉴别分析、聚类分析及定量分析建立五常大米产地判别模型,为五常地理标志大米产地保护研究提供一定的理论支撑。
 
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  不同波段及预处理方法的选择对定性分析建模效果的影响
 
  在I区即波段7500~9000 cm?1处为C—H的二级倍频伸缩振动,其中8321 cm?1附近的吸收峰脂肪烃中甲基(—CH)基团引起的;在II区即5500~7500 cm?1处是C—H第二组合频区,在6846 cm?1附近的吸收峰是因—CH2二级振动所引起的,因与样品中氨基酸种类及含量有关,所以较I区信息稍强些;在III区即4000~5500 cm?1处是C—H第一组合频谱区,是表征蛋白质及淀粉物质中的N—H、C—H、O—H及C=O键振动的主要区间,其中5173 cm?1处的吸收峰与其有关
 
  根据S值的大小来衡量模型的质量,结果发现,在波段为5000~5500 cm?1、预处理方式为二阶导数+5 点平滑时,五常大米和非五常大米样品均被唯一鉴别,且S值为1.287,数值最大,在其他条件下虽然有被唯一鉴别的情况出现,但是S值相对较低,即两类样品“距离”较近,建立的模型容易出现误判的情况,鉴别率低。故在波段为5000~5500 cm?1,选取二阶导数+5 点平滑建立鉴别分析模型。
 
  在波段为5000~5500 cm?1,预处理方法为二阶导数+矢量归一化+5 点平滑对原始光谱进行处理后分类且两类大米之间的光谱距离为0.087。综合以上结果,故选二阶导数+矢量归一化+5 点平滑建立聚类分析模型。
 
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  定性分析模型的验证
 
  结果表明,五常地域的大米鉴别正确率为100%,非五常地域的大米鉴别正确率为97.50%。
 
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  不同波段及预处理方法的选择对定量分析建模效果的影响
 
  经过筛选、排除异常点等处理后,筛选出最优组合波段为9400.9~6098 cm?1与5450.6~4249.8 cm?1组合,预处理方式为二阶导数+17 点平滑时,维数为9,R2为99.05%,RMSECV值为0.0383,故选此建立定量分析模型。
 
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  定量分析模型的验证结果
 
  五常地区的大米判别正确率为95.83%,非五常地区的大米判别正确率为95.00%。
 
  结 论
 
  利用因子化法结合FTNIS技术所建立的鉴别分析模型对五常地区大米的鉴别正确率为100%,非五常地域的大米鉴别正确率为97.50%;利用聚类分析模型判别,对五常大米的判别正确率为100%,非五常大米判别正确率为100%。利用偏最小二乘法结合FTNIS建立的定量分析模型对五常大米判别正确率为95.83%,非五常大米判别正确率为95.00%。通过以上研究结果可知FTNIS法对五常大米产地鉴别是可行的。
 
 
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