一种基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法技术

本发明专利技术提出一种基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法，所述方法包括根据光谱对应的煎炸次数排序选择最优的预处理方法，将预处理后的光谱进行分段，并结合相关系数的方法，挑选煎炸次数排序最优的特征波长；分别选取与特征波长左右两侧间隔相等的波长，进行差分计算，观察所得到的差分值是否与煎炸次数存在线性关系；挑选出随煎炸次数的增多，差分值也不断增大的两个特征波长；将八次实验中对应的所述两个特征波长分别做差分处理，将处理后的八条曲线进行标准化以及均值处理，得到一条平均曲线来建立光谱与煎炸次数之间的关系模型，并使用第九次和第十次的实验数据检验模型的准确性。本发明专利技术很好的实现了对煎炸大豆油品质的判别。

A Method for Detecting the Quality of Fried Soybean Oil Based on Near Infrared Spectroscopy

The invention provides a method for detecting the quality of fried soybean oil based on near infrared spectroscopy. The method includes selecting the optimal pretreatment method according to the sequence of frying times corresponding to the spectrum, segmenting the pretreated spectrum, and combining the method of correlation coefficient, selecting the optimal characteristic wavelength of frying times, and selecting the wave with the same interval between left and right sides of the characteristic wavelength, respectively. Long, carry out differential calculation, observe whether the difference value has a linear relationship with the frying times; select two characteristic wavelengths which increase with the frying times; make differential treatment of the two characteristic wavelengths corresponding to the eight experiments, standardize and average treatment of the eight curves after treatment, and get an average curve to build. The relationship between vertical spectra and frying times was modeled, and the accuracy of the model was verified by the experimental data of the ninth and tenth times. The present invention realizes the discrimination of the quality of fried soybean oil very well.

【技术实现步骤摘要】
一种基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法
本专利技术属于大豆油品质检测
，特别是涉及一种基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法。
技术介绍
近红外光谱(NearInfraredSpectrum,NIRS)分析技术是一种依据样本成分特征进行分析的无损检测技术，近年来被广泛应用于农作物、石油化工、医药等多个领域。近年来近红外光谱技术已广泛的应用于食用油的检测中，通过近红外光谱技术来检测食用油的掺假情况或油中某些物质的含量。但是应用近红外来检测油的煎炸次数的研究却较少，所以本专利技术从煎炸次数入手，通过煎炸次数来间接的反映大豆油在煎炸过程中的品质变化。研究发现，煎炸次数能够更加全面的反映煎炸油品质，油在反复煎炸过程中会与氧、水分接触，发生水解、热氧化、热聚合、热综合等一系列的化学反应，产生一些挥发性的醛、酮、酯等化合物，这些化合物比正常植物油分子极性大，被称为总极性化合物(TPC)，TPC不仅对油脂本身的品质、油炸食品的风味和营养价值产生不良的影响，有的还对人体健康有害，如使动物生长停滞、肝脏肿大、生育功能发生障碍，还有致癌的可能。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有技术中的技术问题，提出了一种基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法，所述方法建立煎炸次数与光谱之间的关系模型，实现对煎炸大豆油品质的判别。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出一种基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法，具体包括以下步骤：步骤1：根据光谱对应的煎炸次数排序选择最优的预处理方法，将预处理后的光谱进行分段，并结合相关系数的方法，挑选煎炸次数排序最优的特征波长；步骤2：分别选取与特征波长左右两侧间隔相等的波长，进行差分计算，观察所得到的差分值是否与煎炸次数存在线性关系；步骤3：挑选出随煎炸次数的增多，做差分处理后得到的差分值也不断增大的两个特征波长；步骤4：将八次实验中对应的所述两个特征波长分别做差分处理，为了避免实验误差的影响，将处理后的八条曲线进行标准化；步骤5：八条差分标准化的曲线通过进行均值处理，得到一条平均曲线来建立光谱与煎炸次数之间的关系模型，并使用第九次和第十次的实验数据检验模型的准确性。进一步地，所述步骤1具体为：(1)首先将得到的十次实验中的前八次实验光谱数据分别进行一阶导、二阶导和标准正态变量变换方法的预处理；(2)根据预处理后的结果，观察各个波长所对应的光谱的吸光度变化率与煎炸次数的排列关系；(3)挑选出光谱经过预处理后，各波长所对应的吸光度变化率随煎炸次数的增大呈线性排列的处理方法；(4)得到光谱经过一阶导处理后，光谱的吸光度变化率与煎炸次数之间存在很好的相关性；(5)将预处理后的光谱进行分段，取五个波点为一段，将五个相邻波点的光谱数据相加为一段；将五个相邻波点的光谱数据依次相加，共得到1046段，并标号为No.1、No.2...和No.1046；(6)使用相关系数的方法，挑选每段中的特征波长，发现在NO.386号波段中的1170nm波长所对应的光谱吸光度变化率随煎炸次数的增多呈线性趋势增大。进一步地，所述步骤2具体为：在1170nm两侧分别选取间隔为2nm、4nm、6nm和8nm的两个波长点，所述波长点分别是1168nm和1172nm、1166nm和1174nm、1164nm和1176nm、1162nm和1178nm，将上述波长点分别进行差分运算，观察所得到的差分值是否与煎炸次数存在线性关系。进一步地，所述差分运算具体的过程是将两个波长所对应的光谱吸光度做差值，然后用差值除以两个波长之间的距离，得到的值被称为差分值。进一步地，所述挑选出的两个特征波长为1168nm和1172nm。进一步地，将八次实验中对应的1168nm和1172nm两个特征波长进行差分处理，得到八条差分曲线，并将八条差分值曲线进行标准化。进一步地，所述步骤5具体为：(1)将得到的八次实验中的八条差分标准化的曲线进行求平均处理，得到一条平均的光谱曲线，根据所述平均光谱曲线建立煎炸次数与光谱之间的关系模型；(2)利用后两次的未经过处理的原始光谱数据进行检验模型的准确性，分别选出后两次实验中两个特征波长1168nm和1172nm，将所述两个特征波长进行差分和标准化处理，然后带入所建立的模型中，判断大豆油的煎炸次数，从而检测油的品质。附图说明图1为原始光谱经过预处理后的对比图；图2为NO.386号波段内各波长的吸光度变化率与煎炸次数的排列关系图；图3为不同间隔的差分值与煎炸次数的排列关系图；图4为八次实验经过差分，标准化和取均值处理示意图；图5为验证模型的准确性示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提出一种基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法，具体包括以下步骤：步骤1：根据光谱对应的煎炸次数排序选择最优的预处理方法，将预处理后的光谱进行分段，并结合相关系数的方法，挑选煎炸次数排序最优的特征波长；步骤2：分别选取与特征波长左右两侧间隔相等的波长，进行差分计算，观察所得到的差分值是否与煎炸次数存在线性关系；步骤3：挑选出随煎炸次数的增多，做差分处理后得到的差分值也不断增大的两个特征波长；步骤4：将八次实验中对应的所述两个特征波长分别做差分处理，为了避免实验误差的影响，将处理后的八条曲线进行标准化；步骤5：八条差分标准化的曲线通过进行均值处理，得到一条平均曲线来建立光谱与煎炸次数之间的关系模型，并使用第九次和第十次的实验数据检验模型的准确性。具体过程如下：1、样本的来源与数据采集煎炸大豆油样本通过实验得到，共做十次实验，每次实验在不添加新油的情况下将大豆油反复煎炸15次，每次实验得到15个不同的煎炸次数。分别对这些样本进行近红外扫描，将每次实验都单独区分开，故每次实验得到15条光谱曲线。2、数据的处理和特征波长的提取为建立一个稳健的模型，将前八次实验数据建模，后两次实验数据检验。首先将处理前八次实验的光谱数据，做法如下：(1)使用一阶导(D1)、二阶导(D2)和标准正态变量变换(SNV)方法对光谱数据进行预处理，通过观察经过预处理之后的光谱吸光度的变化率与煎炸次数的关系，选取最优的预处理方法，发现当使用D1方法对光谱进行预处理时，光谱的吸光度变化率会随煎炸次数的增多而呈线性变化，所以将D1作为最优的预处理方法；(2)在挑选特征波长之前，为消除单个波点存在的偶然性，将预处理后的光谱进行分段，段的数量对实验会产生影响，段数太少会使信息存在重叠，段数太多不能提高计算速度。所以通过大量的数据分析发现取五个波点为一段时分析效果最好，将五个波点的光谱数据相加为一段，而且为了避免在五个相加的过程中有单个波点带来影响，现将五个相邻波点的光谱数据依次相加，共得到1046段，并标号为No.1、No.2...和No.1046；；(3)将标号的每段分别与列向量Y＝[123456789101112131415]做相关性处理，八次实验相关系数都大于0.99的波段，发现在八次实验中NO.386号波段的相关性都大于0.99，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1：根据光谱对应的煎炸次数排序选择最优的预处理方法，将预处理后的光谱进行分段，并结合相关系数的方法，挑选煎炸次数排序最优的特征波长；步骤2：分别选取与特征波长左右两侧间隔相等的波长，进行差分计算，观察所得到的差分值是否与煎炸次数存在线性关系；步骤3：挑选出随煎炸次数的增多，做差分处理后得到的差分值也不断增大的两个特征波长；步骤4：将八次实验中对应的所述两个特征波长分别做差分处理，为了避免实验误差的影响，将处理后的八条曲线进行标准化；步骤5：八条差分标准化的曲线通过进行均值处理，得到一条平均曲线来建立光谱与煎炸次数之间的关系模型，并使用第九次和第十次的实验数据检验模型的准确性。

【技术特征摘要】
1.一种基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1：根据光谱对应的煎炸次数排序选择最优的预处理方法，将预处理后的光谱进行分段，并结合相关系数的方法，挑选煎炸次数排序最优的特征波长；步骤2：分别选取与特征波长左右两侧间隔相等的波长，进行差分计算，观察所得到的差分值是否与煎炸次数存在线性关系；步骤3：挑选出随煎炸次数的增多，做差分处理后得到的差分值也不断增大的两个特征波长；步骤4：将八次实验中对应的所述两个特征波长分别做差分处理，为了避免实验误差的影响，将处理后的八条曲线进行标准化；步骤5：八条差分标准化的曲线通过进行均值处理，得到一条平均曲线来建立光谱与煎炸次数之间的关系模型，并使用第九次和第十次的实验数据检验模型的准确性。2.根据权利要求1所述的基于近红外光谱检测煎炸大豆油品质的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：(1)首先将得到的十次实验中的前八次实验光谱数据分别进行一阶导、二阶导和标准正态变量变换方法的预处理；(2)根据预处理后的结果，观察各个波长所对应的光谱的吸光度变化率与煎炸次数的排列关系；(3)挑选出光谱经过预处理后，各波长所对应的吸光度变化率随煎炸次数的增大呈线性排列的处理方法；(4)得到光谱经过一阶导处理后，光谱的吸光度变化率与煎炸次数之间存在很好的相关性；(5)将预处理后的光谱进行分段，取五个波点为一段，将五个相邻波点的光谱数据相加为一段；将五个相邻波点的光谱数据依次相加，共得到1046段，并标号为No.1、No.2...和No.1046；(6)使用相关系数的方法，挑选每段中的特征波长，发现在NO.386号波段中的1170nm波长所对...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋洋，孙来军，孙国兵，刘一，冉智勇，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23