枸杞近红外溯源模型的优化研究

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枸杞作为一种道地性的食品,它的品质好坏与产地的来源息息相关。目前市场上枸杞掺假、造假的现象日趋严重,直接影响了枸杞的道地性。因此,为了更好的区分和鉴别不同产地的枸杞,本文将近红外技术与化学分析方法相结合,以宁夏银川、宁夏石嘴山、宁夏固原、宁夏中宁、内蒙临河、甘肃白银、青海西宁、新疆精河八个产地的枸杞干果为研究对象,首先对不同产地枸杞各成分的化学值进行了采集和分析,然后分别建立了枸杞产地的溯源模型和定量模型。主要的研究结果如下:(1)不同产地枸杞各成分化学值的采集和分析。结果表明:经过干燥处理的各产地枸杞水分平均含量均控制在同一范围内,使水分对枸杞其他成分测定所造成的误差保持相同。总酸、总糖、脂肪、蛋白质、多糖、黄酮和甜菜碱的含量服从正态分布,均达到了校正集的数据要求。(2)基于近红外指纹图谱对不同产地的枸杞溯源模型进行优化。采用近红外光谱结合簇类独立软模式法(SIMICA)建立枸杞溯源模型,比较了不同光谱预处理方法建立的溯源模型的优劣。结果表明,在950-1650nm波长范围内,原始光谱经二阶导数,五点平滑以及矢量归一化(SNV)处理后,波长在1135nm,1175nm,1235nm,1335nm,1395nm,1415nm,1535nm处,均有明显的特征吸收峰;新疆精河、宁夏中宁、甘肃白银、青海西宁、宁夏银川、宁夏石嘴山、宁夏固原和内蒙临河的8个产地模型的主成分数分别为3时,采用SIMICA法建立的枸杞溯源模型最好;在这些最佳溯源模型中,当显著水平为10%,八个产地对未知样本识别率分别为:95、85、95、95、80、80、95、95%;错判率分别为:2.86、14.28、2.86、0、5.72、17.13、0、2.86%。(3)基于近红外指纹图谱对不同产地的枸杞化学定量模型进行优化。通过化学方法测定了八个不同产地枸杞的总酸、总糖、脂肪、蛋白质、多糖、黄酮、甜菜碱的含量,并将不同方法处理的近红外光谱信息与枸杞中的各种化学成分之间建立主成分回归(PCR)模型和偏最小二乘(PLS)模型。结果表明:二阶导数+五点平滑+SNV法建立的枸杞各化学成分的定量PCR模型均是最佳模型。在各个化学成分对应的最佳模型中,枸杞总酸、总糖、脂肪、蛋白质、多糖、黄酮和甜菜碱的校正集相关系数Rc依次为0.8333、0.8208、0.8228、0.8307、0.8311、0.8481、08491,交叉验证相关系数Rv分别为0.8315、0.7906、0.8216、0.8264、0.8406、0.8377、0.8394。一阶导数+五点平滑+SNV法处理所得的PCR模型次之,一阶导数+五点平滑处理所得的PCR模型最差;经过不同方法处理的枸杞PLS模型的相关性和准确度明显高于对应的各种处理的枸杞PCR模型的相关性和准确度;一阶导数+五点平滑+SNV法建立的枸杞各化学成分的定量PLS模型均是最佳模型。在各个化学成分对应的最佳模型中,总糖、总酸、脂肪、蛋白质、多糖、黄酮和甜菜碱的主成分数分别为10、8、10、7、9、8、13。各成分定量模型中的校正曲线Slope值分别为:0.9031、0.8993、0.8983、0.8906、0.9053、09021、0.9036;校正集相关系数分别为:0.9084、0.9012、0.9083、0.9166、0.9253、0.9101、0.9036;交叉验证曲线的Slope值分别为:0.8945、0.8922、0.8934、0.8890、0.9029、0.8981、0.8998;交叉验证相关系数Rv分别为0.9047、0.8917、0.8964、0.9093、0.9042、0.9058、0.8971。
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