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食品真实性鉴别和食品的等级识别是食品质量与安全控制中两个重要的研究内容,关系到消费者切身利益和身体健康。研究快速有效的食品质量鉴别和分类分析技术具有重要的现实意义。常见的检测技术有质谱法、高效液相色谱法、核磁共振技术等,但仪器成本高、操作费时且不宜非专业人士使用。因此研究简单、快速、无损的鉴别技术和开发相应的检测仪器很有必要。
本研究提出了两种仪器简单、操作简便、灵敏度高且低成本的分析样品的方法一紫外/可见吸收光谱技术和可见/近红外光谱技术。由于光谱技术的快速、准确,而广泛应用于物质的常量、微量及痕量组分的定性或定量分析,已成为现代分析测试中的一种“常规武器”。但由于宽波段且光谱重叠的特点,所以需结合化学计量学方法优化和分析,本文主要采用四种较普遍的方法:主成分分析、反向传播人工神经网络、K均值聚类、线性判别分析。主要研究内容如下:
第一章主要介绍了食品检测的研究进展。
第二章详细阐述了紫外分光光度计和可见/近红外光纤光谱仪的研究应用及其工作原理。
第三章介绍主成分分析、反向传播人工神经网络、K均值聚类、线性判别分析的应用及原理。
第四章研究紫外/可见吸收光谱技术结合主成分-反向传播人工神经网络鉴别真假蜂蜜。根据蜂蜜中果糖和葡萄糖的典型质量比1.2:1.0,配制与真蜂蜜相近的掺假溶液,并以5%-20%的比例掺入真蜂蜜中。获取纯正蜂蜜和掺假蜂蜜的紫外/可见吸收光谱,选择最佳敏感波段250~400nm的吸光度值进行主成分分析(PCA),优选主成分作为反向传播人工神经网络(BPANN)的输入向量,输出结果显示,校准集和预测集的准确鉴别率均为100%,对应的均方根误差分别为8.523×10-3和8.961×10-3。研究结果表明基于PCA—BPANN的紫外/可见吸收光谱技术能够方便、快速、准确地鉴别真假蜂蜜,为食品质量的快速检测提供可靠参考。
第五章利用可见/近红外反射光谱结合化学计量学方法鉴别有机胡萝卜、绿色胡萝卜和无公害胡萝卜。发展迅速的有机食品、绿色食品和无公害食品在产地环境、生产规程、加工和包装等方面都有严格区分,特别在生产资料的使用上都有明确的具体规定。导致这三种安全食品的认证和检测需要花费大量的人力、物力、财力和时间。因此,研究方便、快速、准确的检测技术具有重要意义。本文首次利用在线检测工具—可见/近红外反射光谱技术并结合化学计量学方法检测有机食品、绿色食品和无公害食品。精选42个有机胡萝卜、38个绿色胡萝卜和46个无公害胡萝卜,测量126个胡萝卜样品的可见/近红外反射光谱,优选650-700 nm的反射光谱进行建模,三种分类模型(主成分-K均值聚类、主成分-线性判别、反向传播人工神经网络)的准确识别率分别为93.65%、100%和98.41%。结果表明,可见反射光谱技术结合化学计量学方法能有效地验证有机胡萝卜,绿色胡萝卜和无污染胡萝卜。它为质量检验机构提供了一种可行的检测方法,从而促进安全食品(有机食品、绿色食品、无公害食品)的发展。