一种基于近红外光谱的葡萄籽油掺假鉴别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于近红外光谱的葡萄籽油掺假鉴别方法，首先采集纯的葡萄籽油和掺入大豆油、花生油、玉米油、葵花油的葡萄籽油的近红外吸收光谱图；其次利用萤火虫算法结合连续投影算法对近红外光谱波长进行优选，将优选后的波长据导入ELM模型；最后建立FA‑SPA‑ELM判别模型，对未知样本进行预测。本发明专利技术具有检测速度快、分类准确性高、操作简单等优点。

Grape seed oil adulteration identification method based on near infrared spectrum

The invention relates to a method for the identification of adulteration of grape seed oil based on near infrared spectroscopy, near infrared absorption spectra were first collected pure grape seed oil and mixed with soybean oil, peanut oil, corn oil, sunflower oil, grape seed oil; secondly, the firefly algorithm combined with successive projection algorithm was used to optimize the near infrared wavelength. The optimized wavelength according to import ELM model; finally established the FA SPA ELM discriminant model to predict unknown samples. The invention has the advantages of fast detection speed, high classification accuracy, simple operation, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种基于近红外光谱的葡萄籽油掺假鉴别方法
本专利技术涉及葡萄籽油掺假的鉴别领域，特别是一种基于近红外光谱的葡萄籽油掺假鉴别方法。
技术介绍
葡萄籽油含有亚油酸、多酚醇、生育酚与原花青素等多种功能成分，具有抗衰老、增强免疫力、促进生长发育、消除血清胆固醇、治疗心血管疾病等多种功效，其具有的营养和医药价值使葡萄籽油成为一种高级保健食用油。由于葡萄籽油市场价格较高，受利益驱动的不法分子常将廉价食用油掺入葡萄籽油中。为了保证葡萄籽油的品质，维护保护消费者的权益，寻找一种能够快速检测和鉴别葡萄籽油掺伪的方法具有重要的意义。目前针对于葡萄籽油的掺假的检测的方法主要有，酶联免疫吸附检测法，试条法，PCR技术，基因芯片等方法，但是存在实验过程繁杂，操作复杂，需要添加化学试剂等缺点。因此，有必要寻找一种更加简单、快速的掺假葡萄籽油鉴别方法。近红外光谱分析技术是一种绿色无损的快速检测技术，无需样品预处理，不用破坏样品，有望成为一种简单快捷的葡萄籽油掺假的鉴别方法。近红外光谱仪（NearInfraredSpectrumInstrument，NIRS）是介于可见光（Vis）和中红外（MIR）之间的电磁辐射波，近红外光谱区定义为780-2526nm的区域，是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区。近红外光谱区与有机分子中含氢基团（O-H、N-H、C-H）振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息，而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境，仪器便携等优点，因此该技术受到越来越多人的青睐。然而全光谱数据存在波长点众多、数据叠加严重等特性，这些特性会影响基于数据的掺假鉴别模型的精度和速度，甚至导致不可行。光谱数据进行波长选择剔除无信息波长和干扰波长，能有效避免模型过度拟合，建立一个稳健性高、易解释、高精度的校正模型，极大改进模型的预测性能。因此，运用萤火虫算法能有效的提取出最优的波长组合，但提取出的波长组合的数据间仍存在较高的共线性，利用连续投影法对萤火虫算法优选出的波长组合进行二次优选，最终得到最优的几个波长点。在实际工作中，只需要知道样品的类别和质量等级，并不需要知道样品中含有的组分数和其含量的问题，这时候需要模式识别法。近红外光谱的定性依据主要是光谱本身，因为光谱反映了真实样品的组成和结构信息，相同或者近似的样品有着相同或相近的光谱。近年来，由于ELM算具有法容易使用、计算量小、优异的泛化性能等特点广泛应用到近红外光谱的分析中。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种基于近红外光谱的葡萄籽油掺假鉴别方法，利用FA-SPA方法对采集的近红外光谱进行波长优选，再利用优选后的波长建立ELM模型实现对于葡萄籽油掺假的鉴别，有利于打击葡萄籽油掺假的行为。本专利技术采用以下方案实现：一种基于近红外光谱的葡萄籽油掺假鉴别方法，具体包括以下步骤：步骤S1：收集纯的葡萄籽油和掺入不同含量的大豆油、花生油、玉米油、葵花油的葡萄籽油作为样本；步骤S2：把样本进行近红外光谱扫描，采集其近红外光谱的全波段图谱，并剔除异常的样本数据；其中波段扫描范围为：1000-2300nm；步骤S3：根据纯的葡萄籽油和掺入大豆油、花生油、玉米油、葵花油的葡萄籽油在近红外区的倍频及合频吸收峰，利用萤火虫算法（fireflyalgorithm，FA）对近红外光谱波长变量进行初步优选，再通过连续投影法（successiveprojectionsalgorithm，SPA）进行波长的二次优选，将最终优选的波长变量作为极限学习机（extremelearningmachine，ELM）建模的输入变量，得到FA-SPA-ELM判别模型；步骤S4：对于未知的待检测样品，扫描其近红外光谱，利用步骤S3建立好的FA-SPA-ELM判别模型，预测其所属类别。进一步地，步骤S3中，所述初步优选，筛选出710个波长。进一步地，步骤S3中，所述二次优选，筛选出17个波长。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：本专利技术检测速度快，FA-SPA-ELM能够快速鉴别葡萄籽油掺假的种类，并且具有高精度、操作简单等优点，具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例中所述纯的葡萄籽油和掺入不同含量的大豆油、花生油、玉米油、葵花油的葡萄籽油样品的近红外原始吸收光谱图。图2为本专利技术实施例中萤火虫算法的迭代结果。图3为本专利技术实施例中萤火虫算法初选提取的710个波长分布图。图4为本专利技术实施例中FA+SPA算法在选择不同变量数时RMSE收敛曲线图。图5为本专利技术实施例中FA+SPA精选的17个特征波长分布图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例提供了一种基于近红外光谱的葡萄籽油掺假鉴别方法，具体包括以下步骤：（1）收集纯的葡萄籽油和掺入大豆油、花生油、玉米油、葵花籽油的葡萄籽油样本各31个样本，在温度为25℃时，湿度为30%左右条件下，利用Nicolet6700傅里叶变换近红外光仪(赛默飞世尔科技公司，ThermoFisher)采集其吸收光谱图，扫描范围1000-2500nm，如图1。（2）选取1000-2300nm特征波段下的光谱信息，运用萤火虫算法对近红外光谱波长进行初选，筛选出710个波长,其中如图2所示，再通过连续投影算法对初选后的波长进行精选，精选后的波长个数为17个如图3所示，利用精选后的波长建立极限学习机模型，通过校正集的数据不断训练模型，使模型的参数达到最优，获取最佳的模型。其中，图4为FA+SPA算法在选择不同变量数时RMSE收敛曲线图。图5为FA+SPA精选的17个特征波长分布图。（3）将共155个样本利用KS算法分别对纯的葡萄籽油和掺入大豆油、花生油、玉米油、葵花油的葡萄籽油划分校正集与预测集，校正集100个样本，预测集55个样本。（4）建立FA-SPA-ELM模型。对于未知的样品，扫描器近红外光谱，就可以利用建立好的FA-SPA-ELM模型，预测其归属，准确率如下表，预测成功率在校正集与预测集均为100%。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于近红外光谱的葡萄籽油掺假鉴别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：收集纯的葡萄籽油和掺入不同含量的大豆油、花生油、玉米油、葵花油的葡萄籽油作为样本；步骤S2：把样本进行近红外光谱扫描，采集其近红外光谱的全波段图谱，并剔除异常的样本数据；其中波段扫描范围为：1000‑2300nm；步骤S3：根据纯的葡萄籽油和掺入大豆油、花生油、玉米油、葵花油的葡萄籽油在近红外区的倍频及合频吸收峰，利用萤火虫算法对近红外光谱波长变量进行初步优选，再通过连续投影法进行波长的二次优选，将最终优选的波长变量作为极限学习机建模的输入变量，得到FA‑SPA‑ELM判别模型；步骤S4：对于未知的待检测样品，扫描其近红外光谱，利用步骤S3建立好的FA‑SPA‑ELM判别模型，预测其所属类别。

【技术特征摘要】
1.一种基于近红外光谱的葡萄籽油掺假鉴别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：收集纯的葡萄籽油和掺入不同含量的大豆油、花生油、玉米油、葵花油的葡萄籽油作为样本；步骤S2：把样本进行近红外光谱扫描，采集其近红外光谱的全波段图谱，并剔除异常的样本数据；其中波段扫描范围为：1000-2300nm；步骤S3：根据纯的葡萄籽油和掺入大豆油、花生油、玉米油、葵花油的葡萄籽油在近红外区的倍频及合频吸收峰，利用萤火虫算法对近红外光谱波长变量进行初步优选，再通过连续投影法进...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴琴琴，林双杰，王武，蔡逢煌，林琼斌，林伟群，赖添悦，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35