陳悅

摘要：近紅外光譜快速測(cè)定法是一種根據(jù)某種基團(tuán)在近紅外譜域的特征吸收與其所包含的信息的聯(lián)系，去進(jìn)行定性以及定量分析的一種檢測(cè)手段。一般來(lái)說(shuō)，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中通過(guò)大量的已知其化學(xué)成分含量的某種樣品的近紅外譜圖，構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，以便對(duì)同種類的未知樣品的同一化學(xué)成分進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到結(jié)果數(shù)據(jù)。本研究通過(guò)構(gòu)建模型，對(duì)大豆中粗脂肪含量進(jìn)行測(cè)定并驗(yàn)證模型效果以達(dá)到對(duì)未知樣品進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析的效果。

關(guān)鍵詞：近紅外；大豆；粗脂肪

中圖分類號(hào)：S5 65.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：2095-9737（2018）03-0016-01

大豆是一種用途廣泛的農(nóng)作物，大量地被用于油料、副食以及飼料的生產(chǎn)，大豆粗脂肪含量的檢測(cè)是大豆品質(zhì)檢測(cè)的一種常規(guī)項(xiàng)目。在傳統(tǒng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法中，對(duì)大豆粗脂肪的檢測(cè)采用的是索氏抽提法，該方法耗時(shí)長(zhǎng)，使用的藥品對(duì)人體有害，操作繁瑣，費(fèi)用高。與之相對(duì)應(yīng)的是近紅外快速檢測(cè)法具有的不需化學(xué)試劑、節(jié)省檢測(cè)費(fèi)用、耗時(shí)短（幾秒鐘完成一個(gè)樣品的檢測(cè)）、避免環(huán)境污染以及對(duì)樣品實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。因此對(duì)近紅外快速檢測(cè)法的探索是有著現(xiàn)實(shí)意義的。

1 近紅外分析原理

一般來(lái)說(shuō)光譜被分成分子光譜與原子光譜兩類。這里的分子光譜指的是電子能級(jí)以及分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷過(guò)程中所發(fā)出的光形成的一種帶狀光譜。而紅外吸收光譜一般來(lái)說(shuō)指物質(zhì)特征官能團(tuán)的分子受到連續(xù)變頻的紅外光線輻射之后，特征官能團(tuán)會(huì)吸收紅外光線中某些特定頻率的福射，得到的能量會(huì)使得特征官能團(tuán)的振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生了紅外吸收光譜。紅外光譜這一特點(diǎn)是利用近紅外光譜技術(shù)檢測(cè)物質(zhì)組成，完成定性定量分析的基礎(chǔ)。不同的物質(zhì)在近紅外光譜區(qū)域都能夠產(chǎn)生一定的吸收，因此近紅外光譜分析技術(shù)就是利用這些特征信息，達(dá)到反映物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)信息的目的。

2 樣品選擇

收集省內(nèi)不同地區(qū)、不同地域、不同土壤類型、不同品種的大豆樣品963份，通過(guò)化學(xué)分析方法，檢測(cè)其粗脂肪含量以及水分含量，挑選具有代表性的水分含量范圍在8%～13%之間，粗脂肪含量在17%—23%之間的大豆樣品400份左右作為建模樣品。

3 化學(xué)分析測(cè)定

根據(jù)國(guó)標(biāo)方法《GB 5009.3-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》對(duì)抽取的近千份樣品進(jìn)行水分化學(xué)值的測(cè)定；根據(jù)國(guó)標(biāo)方法《GB 5009.6 - 2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》中的第一法，索氏抽提法對(duì)抽取的近千份樣品進(jìn)行粗脂肪化學(xué)值的測(cè)定。

3.1 水分測(cè)定

取干凈的2.5 cm鋁盒進(jìn)行恒重，將待用的鋁盒開蓋置于鼓風(fēng)干燥箱中，調(diào)節(jié)溫度為105℃，加熱恒溫th，取出鋁盒蓋好盒蓋，接著置于干燥器內(nèi)冷卻0.5 h，用分析天平（0.O01 g）稱量。重復(fù)干燥幾次，直至前后2次稱量鋁盒的質(zhì)量差不超過(guò)0.002 g，即可視為恒重。

準(zhǔn)確稱取混合均勻并研磨至所需粒度的的大豆試樣2g于恒重好的鋁盒中，振動(dòng)以使試樣平鋪于盒底，試樣厚度不應(yīng)超過(guò)5 mm，蓋好鋁盒蓋，稱量并記錄稱樣后鋁盒質(zhì)量。打開盒蓋，將鋁盒置于105℃鼓風(fēng)干燥箱中，干燥2h后，取出鋁盒并蓋好盒蓋置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫（約20—30 min）后進(jìn)行稱量并記錄數(shù)據(jù)。隨后再將其放入105℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥th左右，再次取出，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后再稱量。重復(fù)以上操作直至前后2次質(zhì)量差不超過(guò)0.002 g，即視為恒重記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算大豆樣品的水分含量。[1]

3.2 粗脂肪測(cè)定

準(zhǔn)確稱取充分混勻后的大豆試樣2.000 g，精確至0.001 g，全部移入疊好的濾紙筒內(nèi)。將稱好試樣濾紙筒置于索氏抽提器的抽提筒內(nèi)，連接接收瓶（干燥并恒重），將無(wú)水乙醚從冷凝管上端加入至瓶?jī)?nèi)容積的2/3處，打開水浴加熱，進(jìn)行回流抽提8h。抽提結(jié)束之后，取下接收瓶，回收無(wú)水乙醚，待到瓶?jī)?nèi)溶劑剩余不足2 mL時(shí)在水浴上蒸干，再于100℃±5℃的溫度下恒溫干燥th，置于燥器中冷卻至室溫（約o.5 h）后準(zhǔn)確稱量。重復(fù)以上操作直至前后2次質(zhì)量差不超過(guò)0.002 g，即視為恒重記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算大豆樣品的粗脂肪含量。[2]

4 構(gòu)建預(yù)測(cè)模型

采用瑞典波通公司生產(chǎn)的7200型近紅外光譜儀對(duì)收集到的大豆樣品進(jìn)行光譜采集，選取具有代表性的水分含量范圍在8%～13%之間，粗脂肪含量在17%—23%之間的大豆樣品413份大豆樣品作為建模樣品。將國(guó)標(biāo)方法的檢測(cè)結(jié)果結(jié)果與近紅外掃描得到的特征光譜結(jié)合，采用多元散射校正法、多元平滑處理校正法以及偏最小二乘法來(lái)建立大豆樣品中水分以及粗脂肪的近紅外定量分析預(yù)測(cè)曲線。

5 驗(yàn)證模型效果

挑選沒(méi)有參與建模的三組不同粗脂肪含量的大豆樣品各10份作為驗(yàn)證樣品，來(lái)驗(yàn)證近紅外預(yù)測(cè)模型的穩(wěn)定性和可靠性。收集未參與建模的飼料樣品30個(gè)，粗脂肪含量為17.O%～18.5%的10份大豆樣品為第一組，粗脂肪含量為18.5%～20.0%的10份大豆樣品為第二組，粗脂肪含量為20.0%～21.5%的10份大豆樣品為第三組。用近紅外儀采集試驗(yàn)樣品光譜，通過(guò)剛剛建立的預(yù)測(cè)模型計(jì)算得到預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。將預(yù)測(cè)結(jié)果與國(guó)標(biāo)方法檢測(cè)所得的化粗脂肪含量進(jìn)行成對(duì)結(jié)果的檢驗(yàn)。分析結(jié)果結(jié)果顯示，在除去異常值后，三組預(yù)測(cè)結(jié)果與國(guó)標(biāo)方法檢測(cè)結(jié)果的絕對(duì)誤差分別為：第一組絕對(duì)差值為算術(shù)平均值的2.6%；第一組絕對(duì)差值為算術(shù)平均值的1. 8%；第一組絕對(duì)差值為算術(shù)平均值的2. 2%，均小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的10%。因此判定預(yù)測(cè)結(jié)果與國(guó)標(biāo)方法檢驗(yàn)的結(jié)果之間不存在顯著性差異，一致性很高。

6 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用近紅外光譜分析方法建立的大豆中粗脂肪含量的定量分析預(yù)測(cè)模型，能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)大豆中的粗脂肪含量進(jìn)行快速檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的誤差達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的誤差范圍要求（在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過(guò)算術(shù)平均值的10%），[2]為近紅外光譜快速檢測(cè)的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《GB 5009.3-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》

[2]《GB 5009.6-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》