基于近红外光谱的芝麻油掺假及掺假量检测方法研究

摘要

芝麻油是人们日常生活的必需品，它的安全状况直接关系到人民生活水平的质量。为加强市场监管、保护消费者利益，迫切需要一种快速、高效、简便、准确的新型分析检测方法。近年来，近红外光谱技术得到了飞速发展，已经广泛地应用于食品工业，石油化工、制药工业等领域，包括油品掺假检测的研究等。近红外光谱技术与化学计量学的结合在定性鉴别和定量分析中也有很重要的应用，本文主要研究利用近红外光谱技术结合化学计量学用于芝麻油掺假的定性鉴别和定量检测。
　　本研究主要内容包括：⑴对21种不同品牌的纯正芝麻油和掺有大豆油、花生油和棉籽油的芝麻油进行鉴别分析，采集样品在3200～10000cm-1范围内的近红外吸收光谱，芝麻油样品的原始光谱先后经过特征谱区的选择和光谱预处理后，采用聚类分析方法、基于主成分分析的投影判别分析方法建立了鉴别模型。结果表明：3种掺假油品有不同的较优光谱处理范围；两种模式识别方法对于掺假量5％～95%的芝麻油真伪识别率达到100%。而掺假量在5%以下时，两种方法都失去鉴别能力，说明近红外光谱分析技术在检测掺假芝麻油时的最低掺假下限为5%。⑵对纯正芝麻油和芝麻油中掺有大豆油、花生油和棉籽油进行检测分析，选择最佳光谱波数段、最优的光谱预处理方法及优化后模型结合偏最小二乘（PLS）法分别建立定量分析校正模型，并对模型进行验证。结果表明：单一品牌芝麻油（掺假量为0.5%～95%）模型相关系数（R2）分别为99.46、99.6和99.47,校正均方残差（RMSECV）分别为2.366、2.030和2.407，预测相对误差范围在-8到8.3之间，因此可以说明，近红外光谱技术结合PLS法可以快速检测单一品牌芝麻油中的掺假量；多品牌芝麻油（掺假量为5%～95%）模型相关系数（R2）分别为99.69、99.66和99.61,校正均方残差（RMSECV）分别为1.683、1.694和1.882，掺假大豆油、花生油和棉籽油预测相对误差范围分别-17.8到6.37、-14.8到11.9、-12.8到13.3之间，因此可以说明，近红外光谱技术结合PLS法可以快速检测多品牌芝麻油中的掺假量。

目录

第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.1.1课题研究的背景

1.1.2课题研究意义

1.2近红外光谱在食用植物油快速检测的研究现状

1.2.1芝麻油掺假检测常用方法的比较

1.2.2植物油掺假检测国内外研究现状

1.2.3国内近红外技术研究食用植物油掺假存在问题

1.2.4近红外光谱技术检测食用植物油掺假的优点和难点

1.3本课题研究内容

第2章 近红外光谱技术的理论基础及方案设计

2.1近红外光谱分析的理论基础

2.1.1近红外光谱技术的发展简史

2.1.2近红外光谱检测的化学基础

2.1.3近红外光谱检测的物理基础

2.2近红外光谱中的化学计量学方法

2.2.1数据预处理方法

2.2.2近红外定性分析常用方法

2.2.3定量分析方法

2.3定量模型的评价参数

2.4近红外光谱模型建立过程

第3章 掺假芝麻油的近红外光谱定性鉴别研究

3.1仪器与材料

3.1.1主要试验仪器设备

3.1.2样品的收集

3.1.3近红外光谱技术对数据采集要求

3.1.4芝麻油掺假样品的制备和保存

3.2光谱采集条件

3.2.1温度、湿度对近红外光谱测试的影响

3.2.2分辨率对近红外光谱测试的影响

3.2.3光谱范围对近红外光谱测试的影响

3.2.4样品高度对近红外光谱测试的影响

3.2.5扫描次数对近红外光谱测试的影响

3.3近红外光谱数据的采集

3.4结果与分析

3.4.1最优波段及最佳预处理方法的选择

3.4.2掺假芝麻油的聚类鉴别分析

3.4.3基于主成分分析的投影判别法

3.4.4小结

第4章 掺假芝麻油的近红外光谱定量分析研究

4.1实验准备

4.1.1仪器与材料

4.1.2近红外光谱数据的采集

4.2单一品牌芝麻油的近红外光谱定量分析研究

4.2.1校正集的选择

4.2.2单一芝麻油中大豆油、花生油和棉籽油含量模型的建立

4.2.3模型的验证

4.3多种品牌芝麻油的NIR定量分析研究

4.3.1校正集的选择

4.3.2多品牌芝麻油中大豆油、花生油和棉籽油含量模型的建立

4.3.3模型的验证

第5章 结论和展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果