基于近紅外光譜的柑桔產(chǎn)地溯源及橙汁摻假識別研究.pdf

1、近紅外光譜技術(shù)是二十世紀(jì)90年代發(fā)展最快、最引人注目的光譜技術(shù)之一。因其具有分析速度快、樣品前處理簡單、操作簡便、非破壞性以及不使用化學(xué)試劑等優(yōu)點，加上近年來計算機(jī)科學(xué)、化學(xué)計量學(xué)理論和方法的不斷發(fā)展與完善，近紅外光譜技術(shù)越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的青睞，已廣泛應(yīng)用到食品、醫(yī)藥、石油化工等眾多領(lǐng)域。
　　 本研究對江西、重慶和湖南三個產(chǎn)地的72個臍橙樣品及119個橙汁樣品，利用PertenDA7200型近紅外光譜儀收集近紅外光譜，通過

2、平滑、一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、矢量歸一化、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換(SNV)等光譜預(yù)處理方法以及主成分分析(PCA)、簇類獨(dú)立軟模式法(SIMCA)和判別偏最小二乘法(PLS-DA)等數(shù)理統(tǒng)計方法建立了基于近紅外光譜的柑桔產(chǎn)地判別和橙汁摻假識別定性分析模型。主要研究結(jié)果如下：
　　 1、針對江西、重慶和湖南三個產(chǎn)地的72個臍橙樣品，建立了基于SIMCA模式識別法的柑桔產(chǎn)地溯源定性分析模型。原始光譜經(jīng)過一階導(dǎo)數(shù)(9點平滑)預(yù)處理，在1140-

3、1170 nm波段范圍，江西、重慶和湖南三個產(chǎn)地模型的主成分?jǐn)?shù)為2時，采用SIMCA模式識別法建立柑桔產(chǎn)地溯源模型。在5％的顯著水平下，三個產(chǎn)地模型對訓(xùn)練集樣品的識別率均為100％，拒絕率分別為85.7％、83.3％、100％；對驗證集樣品的識別率均為100％，拒絕率分別為100％、89.5％、100％。表明建立的SIMCA模型能夠達(dá)到區(qū)分柑桔產(chǎn)地來源的目的。
　　 2、對江西、重慶和湖南三個產(chǎn)地的臍橙樣品分別賦值0、1、-1，

4、建立了柑桔產(chǎn)地的PLS-DA模型。原始光譜不經(jīng)過任何光譜預(yù)處理，在全波長范圍950-1650 nm建立的模型效果最好，在主成分?jǐn)?shù)為13時建立PLS-DA柑桔產(chǎn)地溯源模型，預(yù)測值與標(biāo)準(zhǔn)值的相關(guān)系數(shù)(R2)為0.973，校正標(biāo)準(zhǔn)差(RMSEC)為0.109，預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)差(RMSEP)為0.159，模型對訓(xùn)練集樣品的預(yù)測值分別在-0.196～0.205、0.751～1.119、-1.151～-0.867，對驗證集樣品的預(yù)測值分別在-0.441～

5、0.368、0.652～1.063、-1.219～-0.564，重慶樣品預(yù)測最小值0.652大于江西樣品預(yù)測最大值0.368，湖南樣品預(yù)測最大值-0.564小于江西樣品預(yù)測最小值-0.441，三類樣品能明顯區(qū)分開，模型對訓(xùn)練集和驗證集樣品的識別準(zhǔn)確率達(dá)到100％。
　　 比較分析SIMCA模式識別法和PLS-DA法建立的柑桔產(chǎn)地溯源模型，發(fā)現(xiàn)PLS-DA模型比SIMCA模型的預(yù)測準(zhǔn)確度更高，模型的穩(wěn)定性能更好。
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6、、對橙汁原汁賦值1，寬皮柑桔汁和柚汁賦值-1，建立區(qū)分橙汁原汁與寬皮柑桔汁和柚汁的PLS-DA模型。原始光譜經(jīng)過SNV預(yù)處理，在950-1650 nm全波長范圍，模型的預(yù)測效果最好，在主成分?jǐn)?shù)為10的條件下，建立PLS-DA模型。模型的預(yù)測值與標(biāo)準(zhǔn)值的相關(guān)系數(shù)R2為0.991，RMSEC為0.0928，RMSEP為0.137，模型對訓(xùn)練集中橙汁原汁的預(yù)測值在0.880～1.208，寬皮柑桔汁和柚汁的預(yù)測值在-1.157～-0.787，對

7、驗證集樣品的預(yù)測值分別為0.945～1.446和-1.395～-0.558，模型對訓(xùn)練集和驗證集樣品的識別準(zhǔn)確率為100％。
　　 4、針對橙汁原汁和摻假橙汁樣品，分別賦值1和-1，建立了基于PLS-DA法的橙汁摻假識別模型。原始光譜不經(jīng)過任何預(yù)處理，在1340-1550nm波段范圍，在最佳主成分?jǐn)?shù)為6的條件下，建立橙汁摻假識別的PLS-DA模型。模型的預(yù)測值與標(biāo)準(zhǔn)值的相關(guān)系數(shù)R2為0.985，RMSEC為0.0899，RMSE