基于近红外技术检测鱼油品质的研究

发布时间：2018-05-25 13:34

本文选题：近红外检测技术 + 鱼油　；参考：《中国农业科学院》2017年硕士论文

【摘要】：鱼油是鱼体内的全部油类物质的统称,它包括体油、肝油和脑油。鱼油含有丰富的ω-3多不饱和脂肪酸(二十二碳五烯酸EPA、二十二碳六烯酸DHA),具有增强神经系统功能,预防老年性痴呆并保护视力;减少血栓素的形成,预防心肌梗塞和脑梗塞;降血脂抑制、动脉粥样硬化等功能,因而备受关注。但目前存在鱼油掺假、品牌混杂、EPA与DHA快速无损检测技术缺乏等问题,制约了产业健康发展。针对上述问题,本研究在鱼油脂肪酸化学值分析的基础上,结合近红外光谱分析,建立了鱼油脂肪酸掺假快速检测技术、鱼油品牌鉴定技术,以及鱼油中EPA与DHA快速无损检测技术,旨在为保障鱼油产品品质提供技术支撑。本研究收集了十种国内外不同品牌的鱼油产品,分别是汤臣倍健鱼油软胶囊、天然元深海鱼油复合软胶囊、康百力深海鱼油胶囊、康富丽鱼油软胶囊、Spring Valley鱼油胶囊(进口)、Spring Valley鱼油胶囊(国产)、金奥力牌鱼油软胶囊、百合康牌鱼油软胶囊、健安喜三倍鱼油胶囊以及善存沛优牌辅助降血脂软胶囊。既有市场上的主流产品,又有非主流产品,样本选取具有代表性和普遍性。建立了鱼油掺假的近红外光谱定性分析技术。在近红外光谱扫描的基础上,选用主成分回归法、偏最小二乘法和支持向量机法进行光谱数据分析,通过三种分析方法比较,表明近红外光谱技术与支持向量机法相结合可作为食用油掺假近红外检测方法。检测鱼油中掺杂玉米油含量中,用168个样本中的130个样品作为建模样品集,用38个样品作为验证模型样品集。在进行过优化谱区选择,去除异常点以及对光谱进行预处理之后,支持向量机法(SVM)建立的模型Rc=0.907,Rp=0.867,通过外部验证检验,得出模型R为0.844。在预测鱼油中掺有葵花籽油含量方面支持向量机法(SVM)表现稍微逊色,建立的模型Rc=0.855,Rp=0.838,外部验证检验,得出模型R为0.829,可见该技术具有较强的有效性和实用性。构建了鱼油品牌鉴定的近红外光谱定性分析技术。通过主成分分析法对十种不同鱼油品牌,共50个样品进行了分析,结果表明十种不同的鱼油产品在光谱上具有较为明显的特点,即各品牌鱼油脂肪酸种类及含量不同,主成分解释图在PC-2的条件下达到95%的解释率,表明可以利用近红外检测技术对不同品牌鱼油产品定性检测。比较了不同方法构建模型的准确性,利用线性判别式分析方法进行建模,最佳预处理的方法有四个,分别是基线校正,平滑变量标准化,去趋势和多元散射校正,其校正的准确率以及验证的准确率都达到100%;利用支持向量机方法进行建模,最佳预处理方法是平滑变量标准化和多元散射校正,校正准确率达到93.33%,预测准确率达到90%;利用线性判别式分析方法和支持向量机方法建模,线性判别式分析方法为最佳算法,在采取最佳预处理方法时校正准确率以及预测准确率都达到100%,明显高于支持向量机方法。创建了鱼油中EPA与DHA的近红外快速定量检测技术。在鱼油脂肪酸化学值分析、近红外光谱扫描的基础上,比较了八种单一预处理方法和二十七种复杂预处理方法对模型准确度的影响,确定了主成分回归法、偏最小二乘法和支持向量机法在模型构建方面的优劣性。EPA含量模型在factor5下达到最佳解释情况,解释率达到94%,综合考虑相关系数和标准偏差的大小,确定最佳的复合预处理是归一化-平滑变量标准化。DHA含量模型在factor5下达到最佳解释情况,解释率达到89%。最佳的复合预处理是去趋势-多元散射校正,多元散射校正与平滑变量标准化作用相似,该方法所构建的模型的稳定性比单一预处理方法更加精准有效,因此确定去趋势-多元散射校正为DHA预测模型最有效的光谱预处理方法。EPA预测模型的校正相关系数R和校正误差均方根RMSEC分别是0.966和1.960,交叉验证关系数R和交叉验证误差均方根分别是0.961和2.099,说明在主成分回归法、偏最小二乘法和支持向量机法三种建模方法中,最佳分析方法是偏最小二乘法。DHA预测模型的校正相关系数R和校正误差均方根RMSEC分别是0.945和1.281,交叉验证关系数R和交叉验证误差均方根分别是0.938和1.348,说明在主成分回归法、偏最小二乘法和支持向量机法三种建模方法中对于DHA含量模型建立的最佳分析方法也是偏最小二乘法。所建EPA和DHA近红外检测方法与化学方法无显著性差异。综上所述,本研究建立了鱼油掺假的近红外光谱定性分析技术,构建了鱼油品牌鉴定的近红外光谱定性分析技术,创建了鱼油中EPA与DHA的近红外快速无损定量检测技术,为保障鱼油产品品质、促进产业健康发展提供了理论依据与技术支撑。
[Abstract]:Fish oil is a general term of all oil substances in fish oil . It includes body oil , liver oil and brain oil . The fish oil contains rich omega - 3 polyunsaturated fatty acids ( EPA , DHA ) , which has the functions of strengthening nervous system function , preventing senile dementia and protecting vision . It is designed to provide technical support for the quality of fish oil . Based on the analysis of the chemical value of fish oil fatty acid and the method of support vector machine , the accuracy rate and accuracy rate of the model are 100 % . The near infrared spectrum qualitative analysis technology of fish oil brand identification is constructed , and the near infrared rapid nondestructive quantitative detection technology of EPA and DHA in fish oil is established , which provides theoretical basis and technical support for guaranteeing the product quality of fish oil and promoting industrial healthy development .
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS225.24;O657.33

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