一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法技术

本发明专利技术提供一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法，涉及山梨糖含量定量分析技术领域。该种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法，包括以下具体步骤：S1.首先建立正交信号光谱预处理算法，算法过程如下：先将原始校正集光谱矩阵X和待测信息矩阵Y进行标准化处理；S2.计算M＝I－X’Y(Y’XX’Y)

【技术实现步骤摘要】
一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法
本专利技术涉及山梨糖含量定量分析
，具体为一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法。
技术介绍
维生素是人体生命活动必需的要素，主要以辅酶或辅基的形式参与生物体各种化合反应，维生素在医疗中发挥了重要作用，如维生素B族用于治疗神经炎、角膜炎等多种炎症，维生素D是治疗侗偻病的重要药物等等，维生素还应用于畜牧业及饲料工业中，维生素的生产多采用化学合成法，后来人们发现某些微生物可以完成维生素合成中的某些重要步骤；在此基础上，化学合成与生物转化相结合的半合成法在维生素生产中得到了广泛应用，目前可以用发酵法或半合成法生产的维生素有维生素C、B2、B12、D、以及β-胡萝卜素等，维生素C一种水溶性维生素,在新鲜蔬菜和水果中含量丰富，可利用弱氧化葡糖酸杆菌、生黑葡糖酸杆菌和醋酸杆菌属的某些菌株进行由D-山梨醇到L-山梨糖的氧化(通称一步发酵法)，被用作底物的D-山梨醇由D-葡萄糖媒促还原制备。L-山梨糖经化学氧化生成L-抗坏血酸，需先生产L-酮基-L-古洛糖酸，然后加酸处理,才可转化为维生素C。维生素C生产过程中重要的中间产物即为山梨糖发酵液，其为山梨醇经菌种发酵后生成的主成分山梨糖的发酵液，准确监测发酵中各成分变化、发酵是否完全在发酵过程中是非常重要的，目前山梨糖发酵液主要应用的检测方法为滴定法、高效液相色谱法等；其中滴定法使用有毒有害化学试剂，另外上述两种方法操作过程比较复杂，耗时较长，因此，开发一种快速、简便、可以实时在线检测的山梨糖发酵液的方法是十分有必要的，为此，我们研发出了新的一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法，解决了目前山梨糖发酵液主要应用的检测方法为滴定法、高效液相色谱法等；其中滴定法使用有毒有害化学试剂，另外上述两种方法操作过程比较复杂，耗时较长的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法，包括以下具体步骤：S1.首先建立正交信号光谱预处理算法，算法过程如下：先将原始校正集光谱矩阵X和待测信息矩阵Y进行标准化处理；S2.计算M＝I-X’Y(Y’XX’Y)-1Y’X，I为单位矩阵；S3.计算Z＝X；S4.对ZZ’进行奇异值分解，提取前p个需要正交处理的特征值gi及对应的特征向量Ci；S5.计算权重向量wi＝MX’Cigi；S6.计算得分向量ti＝Cigi；S7.计算载荷向量pi＝X’ti(ti’ti)；S8.在X中将正交信号减去：X0x＝X-∑tip’i；S9.对预测向量XNav，由权重w和载荷p求出校正后的光谱：t＝X′Navw，XNav＝XNav-t′p。然后建立局部权重回归建模方法，其损失函数为：式中，x为自变量，y为因变量，找到合适的参数θ使得上述损失函数最小即可。其中ωi的表达式如下：上式中x为新预测的样本特征数据，是一个向量，参数τ控制了权值变化的速率，权值有一个性质，(1)如果|xi-x|≈0，则ωi≈1；(2)如果|xi-x|≈+∞，则ωi≈0；S10.将建立好的预处理和建模算法导入近红外光谱仪，通过该仪器进行光谱扫描以及光谱预处理，再利用局部权重回归方法建立校正模型，最后选取未知样品进行预测以验证校正模型的预测能力。优选的，所述近红外光谱仪可采用GSA103型近红外光谱仪。(三)有益效果本专利技术提供了一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法。具备以下有益效果：1、该种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法，通过正交信号校正的方法，既不需要使用有毒有害化学试剂，而且整个操作过程比较简单，耗时较短，检测效率高。2、该种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法，通过利用正交信号校正方法对发酵液中山梨糖含量的近红外光谱进行预处理，然后运用局部权重回归方法建立校正模型，完全可以对发酵液中山梨糖的含量进行测定分析，从而使其工作效率大大提高，值得大力推广。附图说明图1为本专利技术样品的原始光谱采用正交信号校正算法进行预处理光谱结构示意图；图2为本专利技术发酵液中山梨糖含量的校正模型结构图。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。实施例一：如图1-2所示，本专利技术实施例提供一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法，包括以下具体步骤：S1.首先建立正交信号光谱预处理算法，算法过程如下：先将原始校正集光谱矩阵X和待测信息矩阵Y进行标准化处理；S2.计算M＝I-X’Y(Y’XX’Y)-1Y’X，I为单位矩阵；S3.计算Z＝X；S4.对ZZ’进行奇异值分解，提取前p个需要正交处理的特征值gi及对应的特征向量Ci；S5.计算权重向量wi＝MX’Cigi；S6.计算得分向量ti＝Cigi；S7.计算载荷向量pi＝X’ti(ti’ti)；S8.在X中将正交信号减去：X0x＝X-∑tip’i；S9.对预测向量XNav，由权重w和载荷p求出校正后的光谱：t＝X′Navw，XNav＝XNav-t′p。然后建立局部权重回归建模方法，其损失函数为：式中，x为自变量，y为因变量，找到合适的参数θ使得上述损失函数最小即可。其中ωi的表达式如下：上式中x为新预测的样本特征数据，是一个向量，参数τ控制了权值变化的速率，权值有一个性质，(1)如果|xi-x|≈0，则ωi≈1；(2)如果|xi-x|≈+∞，则ωi≈1；S10.将建立好的预处理和建模算法导入近红外光谱仪，通过该仪器进行光谱扫描以及光谱预处理，再利用局部权重回归方法建立校正模型，最后选取未知样品进行预测以验证校正模型的预测能力。近红外光谱仪可采用GSA103型近红外光谱仪，利用GSA103型近红外光谱仪，可以快速有效的完成对发酵液中山梨糖含量进行光谱扫描以及光谱预处理，从而为后续的校正模型的建立提供了数据基础。实施例二：本实施例在基于实施例一的基础上，进行一组实验，实验步骤如下：1、样品采集：取发酵工艺第12个小时至第20个小时中间8小时发酵时间的样品，前30个样品为每10分钟取一个，后时30个样品为每5分钟取一个，共计取样60个，以玻璃试管盛装，扫描完光谱后置于冰柜中冷藏。光谱采集：将发酵液放入样品杯中，利用GSA103型近红外光谱仪进行光谱采集。从60个样品的光谱中随机选取50个样品进行建模，其余10个作为外部验证样品不参与建模，对模型准确性进行验证；2、采集得到样品的原始光谱并采用正交信号校正算法进行预处理得到如图1所示的预处理光谱；3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法，其特征在于：包括以下具体步骤：/nS1.首先建立正交信号光谱预处理算法，算法过程如下：先将原始校正集光谱矩阵X和待测信息矩阵Y进行标准化处理；/nS2.计算M＝I－X’Y(Y’XX’Y)

【技术特征摘要】
1.一种发酵液中山梨糖含量定量分析的方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1.首先建立正交信号光谱预处理算法，算法过程如下：先将原始校正集光谱矩阵X和待测信息矩阵Y进行标准化处理；
S2.计算M＝I－X’Y(Y’XX’Y)－1Y’X，I为单位矩阵；
S3.计算Z＝X；
S4.对ZZ’进行奇异值分解，提取前p个需要正交处理的特征值gi及对应的特征向量Ci；
S5.计算权重向量wi＝MX’Cigi；
S6.计算得分向量ti＝Cigi；
S7.计算载荷向量pi＝X’ti(ti’ti)；
S8.在X中将正交信号减去：X0x＝X-∑tip’i；
S9.对预测向量XNav，由权重w和载荷p求出校正后的光谱：t＝X′Nav...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹振民，孙茂，耿龙飞，朱传港，
申请(专利权)人：山东金璋隆祥智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37