一种基于紫外可见光谱的四元掺伪葡萄籽油的定量检测方法技术

本发明专利技术属于食品安全检测技术领域，具体涉及一种基于紫外可见光谱的四元掺伪葡萄籽油的定量检测方法。具体步骤是首先配制一定数量的葡萄籽油掺伪样品，并采集所有样品紫外可见光谱，采用KS分组方法将数据集分为训练集和预测集，考察不同的光谱预处理方法及其组合，选择最佳的预处理方法，在最佳预处理方法的基础上，考察不同变量选择方法，选择最佳的预处理‑变量选择方法，最终建立偏最小二乘回归模型，对预测集中掺伪葡萄籽油各组分进行含量预测。本发明专利技术的优势在于仪器操作简单、分析速度快、分析结果准确。本发明专利技术适用于对四元掺伪葡萄籽油中各组分进行定量分析。

A quantitative detection method of four component adulterated grape seed oil based on UV-Vis spectrum

【技术实现步骤摘要】
一种基于紫外可见光谱的四元掺伪葡萄籽油的定量检测方法
本专利技术属于食品安全检测
，具体涉及一种基于紫外可见光谱的四元掺伪葡萄籽油的定量检测方法。
技术介绍
葡萄籽油，是一种营养价值较高的优质食用油。葡萄籽油中含有比一般食用油含量都高的亚油酸、各种脂溶性和水溶性维生素以及人体必需的矿物元素。这些成分对人体具有很好的保健作用，不仅可以预防高血压、阻止胆固醇囤积在血管壁上，而且还能抗氧化、延缓衰老。由于葡萄籽油价格昂贵，一些不法商贩在其中掺入价格低廉的食用油以牟取暴利。为了维护消费者的利益，寻找一种快速、准确检测葡萄籽掺伪食用油的方法具有重要意义。目前，对植物油掺伪的检测方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法、核磁共振法、近红外光谱法、拉曼光谱法、红外光谱法、同步荧光法等。气相色谱法(李沿飞，屠大伟，李红，李根，顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用检测潲水油的方法，中国专利技术专利，2010，ZL201010179241.9)灵敏度高，但是检测时间长而且成本高；核磁共振法(郭涛，胡毓元，杜衡，刘钮，王刚，一种基于低场核磁的葡萄籽油掺伪快速鉴别方法，中国专利技术专利，2017，CN201710984507.9)样品无损，处理简单，但仪器设备十分昂贵；近红外光谱法(郑晓，俞雅茹，王杰，基于近红外光谱的芝麻油掺伪检测方法，中国专利技术专利，2018，CN201810120414.6)快速无损，但是需要大量样品数据进行建模。因此，有必要寻找一种简便快速的方法检测掺伪葡萄籽油。紫外可见光谱法仪器设备和操作简单，分析速度快，有较好的选择性，有望成为一种快速检测掺伪葡萄籽油的方法。紫外可见光谱法是利用物质对波长在200～800nm范围内的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性定量分析方法。其仪器设备和操作简单，分析速度快，因此被广泛应用于食品、医药、冶金、环境保护等方面。但是，由于食用油成分复杂，光谱信号重叠严重，并存在噪音、无信息波长等。因此，引入光谱预处理来解决信号重叠和噪声，采用变量选择来剔除干扰以及无用波长，最后，在光谱预处理与变量选择的基础上进行多元校正方法，实现对四元掺伪葡萄籽油的快速准确定量检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于紫外可见光谱的四元掺伪葡萄籽油定量检测方法。该方法使用仪器简单，操作方便，结合化学计量学使预测结果更加精确。本专利技术的具体实施步骤如下：(1)配制一定数目的葡萄籽油的掺伪样品。每种组分的含量范围都为0-100％，按照大浓度范围内样品浓度间隔大，小浓度范围内样品浓度间隔小的原理设计样品的浓度百分比。固定第一组分的含量百分比，随机打乱其他掺伪组分的含量百分比，保证每个样品所有样品的含量百分比之和100％。(2)使用紫外可见光光谱仪器采集所有样品的紫外可见光谱。波长范围在350-1000nm，采样间隔为1nm，扫描速度为240nm/min，样品池光程为1cm。(3)将数据集按照KS分组法划分为训练集和预测集，其中训练集样品数占总样品数的2/3，预测集样品数占总样品数的1/3。(4)用训练集样本建立偏最小二乘回归(PLSR)模型。其中PLSR的最佳因子数的确定方法是将因子数从1-25，间隔为1进行改变，计算各个因子数对应的交叉验证预测均方根误差(RMSECV)，其中RMSECV最小值对应的因子数为最佳因子数。(5)确定预处理方法的最佳参数。其中SG平滑、一阶导数(1stDer)、二阶导数(2ndDer)需要确定窗口数，连续小波变换(CWT)需要确定小波函数及分解尺度。SG平滑、1stDer、2ndDer最佳窗口数的确定方法为：将窗口数从3-59，间隔为2进行改变，分别计算不用窗口下SG平滑、1stDer、2ndDer预处理后PLS建模的RMSEP，其中RMSEP最小值对应的窗口数为最佳窗口数；CWT最佳的小波函数和分解尺度的确定方法为：小波函数依次采用Haar，db2，db3，......db20，coif1，coif2，......coif5，sym2，sym3，......，sym8等32个小波函数，分解尺度从1变化到40，依次计算不同小波函数及分解尺度对应的RMSEP值，其中RMSEP最小值对应的小波函数和分解尺度分别为最佳的小波函数和分解尺度。(6)采用SG平滑、中心化、尺度化、归一化、标准化、1stDer、2ndDer、CWT、标准正态变量(SNV)、多元散射校正(MSC)、以及这些预处理方法的组合SNV-1stDer、MSC-1stDer、SNV-2ndDer、MSC-2ndDer、SNV-CWT、MSC-CWT、1stDer-SNV、1stDer-MSC、2ndDer-SNV、2ndDer-MSC、CWT-SNV、CWT-MSC分别对光谱数据进行预处理，在此基础上进行PLSR建模。以预测均方根误差(RMSEP)作为评价标准，RMSEP最小值对应的预处理方法为最佳预处理方法。(7)采用无信息变量消除法(UVE)、蒙特卡罗-无信息变量消除法(MC-UVE)、随机检验(RT)进行波长选择，并建立UVE-PLSR、MC-UVE-PLSR、RT-PLSR模型。(8)建立最佳预处理方法结合不同变量选择的PLSR模型，并与最佳预处理方法及只进行变量选择的模型比较，得出测量各组分含量的最佳PLSR模型。用最佳模型对预测集各组分的含量进行预测。本专利技术将紫外可见光谱与化学计量学结合，考察不同预处理方法和变量选择方法对光谱数据进行处理，选择最佳预处理和变量选择方法后建立PLSR模型，对掺伪葡萄籽油的各组分进行定量，分析速度快，分析结果准确。附图说明图1是63个葡萄籽油四元掺伪样品的紫外可见光谱图2是葡萄籽油四元掺伪数据PLSR建模的RMSECV随因子数的变化图3是葡萄籽油四元掺伪葡萄籽油组分的RMSEP随着分解尺度和小波函数的变化图4是葡萄籽油四元掺伪数据最优预处理结合PLSR建模对预测集预测的预测值与真实值关系图(a)葡萄籽油组分RT-PLSR建模；(b)大豆油组分CWT-RT-PLSR建模；(c)棕果油组分中心化-PLSR建模；(d)棉籽油组分SNV-1stDer-PLSR建模具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步地详细说明，但是本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例所表示的范围。本实施例是应用于紫外可见光谱分析，对掺伪葡萄籽油的各组分进行定量测定。具体的步骤如下：(1)配制63个掺伪葡萄籽油的样品每种组分的含量范围都为0-100％，按照大浓度范围内样品浓度间隔大，小浓度范围内样品浓度间隔小的原理设计样品的浓度百分比。固定第一组分的含量百分比，随机打乱其他掺伪组分的含量百分比，保证每个样品所有样品的含量百分比之和100％。葡萄籽油在质量百分数50-100％范围内间隔5％，在0-50％范围内间隔1％。大豆油、棕果油、棉籽油的质量百分数在30-100％范围内间隔5％，在20-30％范围内间隔2％，在0-20％范围内间隔1％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于紫外可见光谱的四元掺伪葡萄籽油的定量检测方法，其特征在于配制一定数量的葡萄籽油掺伪样品，并采集所有样品紫外可见光谱，采用KS分组方法将数据集分为训练集和预测集，考察不同的光谱预处理方法及其组合，选择最佳的预处理方法，在最佳预处理方法的基础上，考察不同变量选择方法，选择最佳的预处理-变量选择方法，最终建立偏最小二乘回归模型，对预测集中掺伪葡萄籽油各组分进行含量预测。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于紫外可见光谱的四元掺伪葡萄籽油的定量检测方法，其特征在于配制一定数量的葡萄籽油掺伪样品，并采集所有样品紫外可见光谱，采用KS分组方法将数据集分为训练集和预测集，考察不同的光谱预处理方法及其组合，选择最佳的预处理方法，在最佳预处理方法的基础上，考察不同变量选择方法，选择最佳的预处理-变量选择方法，最终建立偏最小二乘回归模型，对预测集中掺伪葡萄籽油各组分进行含量预测。


2.根据权利要求1所述的一种基于紫外可见光谱的四元掺伪葡萄籽油的定量检测方法，其特征在于所述的掺伪样品配制的原则为：每种组分的含量范围都为0-100％，按照大浓度范围内样品浓度间隔大，小浓度范围内样品浓度间隔小的原理设计样品的浓度百分比。固定第一组分的含量百分比，随机打乱其他掺伪组分的含量百分比，保证每个样品所有样品的含量百分比之和100％。

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【专利技术属性】
技术研发人员：卞希慧，王靖，赵子钰，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12