基于近红外光谱技术的山茶油掺假检测研究

摘要

山茶油中的脂肪酸含量、比例和产自西方的橄榄油不相上下，被誉为“东方橄榄油”，具有很高的营养价值，有些指标甚至还要优于橄榄油，因此受到广大消费者的热衷。现有市场山茶油品种繁多，各种物种品质各异，而且因其营养价值和价格昂贵的原因，掺假现象时常出现。而GB/T5539—2008《油脂定性试验》检验油脂品质的标准只能定性的判断掺假与否并没有从掺假种类和含量上来检测山茶油，而且检测时间较长、步骤冗余。这就需要对山茶油的含量以及特性来进行研究，来寻求一种快速准确的检测方法。本文以山茶油为研究对象，在光谱范围350nm~1800nm内研究了山茶油的本质特性和山茶油中掺杂大豆油、菜籽油、花生油的二元体系；掺杂大豆油与菜籽油、大豆油与花生油、菜籽油与花生油的三元体系；掺杂了大豆油、花生油、菜籽油的四元体系的特征谱图。运用可见/近红外光谱初步建立山茶油快速鉴别模型，为之后设计便携装置并能快速检测提供理论数据。
　　本研究主要内容包括：⑴不同体系以及相同体系掺杂不同的油样有不同的较优预处理范围。⑵运用鉴别分析方法，基于近红外技术结合Linear Discriminant Analysis(LDA)线性判别分析、 support vector machine classification(C-SVM)支持向量机类别分析对实验样本进行定性分析，发现各个体系判别效果非常好，预测正确率均在97％以上。对掺假量在5%~50%范围内的山茶油辨别率达到100%，但是在低于5%的范围内，区分效果还不够理想。⑶为了快速实现对掺假山茶油检测研究，本课题将各个体系的不同油样进行检测研究，选择不同的最优波段范围、预处理方法和建模分析方法，并对模型进行验证，结果如下：对于掺入不同梯度（0%～50%）大豆油的二元体系掺假山茶油模型，其模型校正相关系数（rc）、校正集均方根误差（RMSEC）、交互验证相关系数（rcv）和交互验证标准误差（RMSECV）分别为0.9748、0.02414、0.9655和0.02812。预测集预测均方根误差（RMSEP）为0.02649，预测集相关系数（rp）为0.96599；对于掺入不同梯度（0%～50%）菜籽油的二元体系掺假山茶油模型，其 rc、RMSEC、rcv和 RMSECV分别为0.9706、0.02587、0.9603和0.0309。预测集RMSEP为0.02241， rp为0.9765，R2为0.97682；对于掺入不同梯度（0%～50%）花生油的二元体系掺假山茶油模型，其 rc、RMSEC、rcv和 RMSECV分别为0.9899、0.01553、0.9749和0.02494。，预测集RMSEP为0.03330， rp为0.9472，R2为0.96041；对于掺入不同梯度（0%～50%）大豆油和花生油的三元体系掺假山茶油模型，其 rc、RMSEC、rcv和 RMSECV分别为0.9705、0.02613、0.9503和0.03538。预测集RMSEP为0.04459， rp为0.9070，R2为0.9167；对于掺入不同梯度（0%～50%）大豆油和菜籽油的三元体系掺假山茶油模型，其rc、RMSEC、rcv和 RMSECV分别为0.9756、0.02360、0.9686和0.02744。预测集RMSEP为0.02924， rp为0.9594，R2为0.9839；对于掺入不同梯度（0%～50%）花生油和菜籽油的三元体系掺假山茶油模型，其 rc、RMSEC、rcv和 RMSECV分别为0.9813、0.02067、0.9381和0.03794。预测集RMSEP为0.03295， rp为0.9484，R2为0.9728；对于掺入不同梯度（0%～50%）大豆油、花生油和菜籽油的四元体系掺假山茶油模型，其rc、RMSEC、rcv和 RMSECV分别为0.9851、0.01844、0.9742和0.02529。RMSEP为0.0455， rp为0.9016，R2为0.9618。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外食用油掺假检测研究现状

1.2.1 毛细管气相色谱法

1.2.2 核磁共振法

1.2.3 紫外光谱法

1.2.4 近红外光谱检测法

1.3 研究目标和内容

2 二元体系下山茶油掺假检测研究

2.1 二元体系下山茶油掺假定性检测研究

2.1.1 样品与装置

2.1.2 光谱测量依据

2.1.3 数据分析与处理

2.1.4 光谱波段范围选择

2.1.5 二元体系最佳预处理方法确定及模型建立

2.2 二元体系下山茶油掺假定量检测研究

2.2.1 光谱波段范围选择

2.2.2 最佳预处理方法的确定

2.2.3 模型预测

3 三元体系下山茶油掺假检测研究

3.1 三元体系掺伪山茶油定性分析研究

3.1.1 样品与装置

3.1.2 光谱测量依据

3.1.3 数据分析与处理

3.1.4 三元体系定性分析光谱波段范围选择

3.1.5 三元体系定性分析最佳预处理方法确定及模型建立

3.2 三元体系掺伪山茶油定量分析研究

3.2.1 三元体系定量分析光谱波段范围选择

3.2.2 三元体系最佳预处理方法的确定

3.2.3 掺伪山茶油的模型建立和预测验证

4 多元体系下山茶油掺假检测研究

4.1 四元体系掺伪山茶油定性分析研究

4.1.1 样品与装置

4.1.2 光谱测量依据

4.1.3 数据分析与处理

4.1.4 四元体系定性分析光谱波段范围选择

4.1.5 四元体系定性分析最佳预处理方法确定及模型建立

4.2 四元元体系掺伪山茶油定量分析研究

4.2.1 四元体系定量分析光谱波段范围选择

4.2.2 四元体系最佳预处理方法的确定

4.2.3 掺伪山茶油的模型建立和预测验证

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间的研究成果