基于近红外光谱技术的枸杞产地鉴别及品质快速检测研究

发布时间：2017-03-22 12:13

  本文关键词：基于近红外光谱技术的枸杞产地鉴别及品质快速检测研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：枸杞(Lycium barbarum L.)药食同源,其功能特性备受广大消费者推崇。由于生态环境和气候等因素的影响,枸杞品质差异较大。宁夏枸杞得天独厚的地理位置和气候条件造就了其优良的品质,而被列入《中华药典》。宁夏枸杞以中宁枸杞品质最好,有着“中宁枸杞甲天下”的美誉。随着枸杞产业的蓬勃发展,市场上枸杞恶意造假、掺假以及滥标产地等现象屡见不鲜,严重扰乱了正常的市场秩序。传统的形态学特征鉴定枸杞产地和品质,具有主观性强,标准不统一,需要鉴定者具有丰富的实践经验等不足;化学法鉴定枸杞产地和品质,则存在操作繁琐、用时较长、需要大量有机试剂等缺点。建立快捷、简单的枸杞产地鉴别和品质分析方法具有十分重要的意义。近红外光谱技术具有快速、简便、无损伤、无污染等独特优势,因此,本文利用近红外光谱技术结合化学计量学方法对枸杞进行产地鉴别分析;同时,对枸杞多糖、总糖及粗脂肪含量进行快速测定,实现枸杞品质等级的快速鉴定。主要的研究结果如下:(1)采集208份枸杞样品的近红外漫反射光谱,通过化学计量学方法提取光谱中的有效信息,对宁夏中宁、宁夏非中宁、非宁夏三类枸杞进行产地鉴别。结果表明:当样品厚度为10mm时,光谱重复性最好;在Savitzky-Golay Derivatives结合标准正态变换(SNV)预处理下,在7400~4000cm-1范围内,主成分分析(PCA)可将枸杞样品基本分为三类。进一步采用简易分类法和随机森林算法分别对样品进行产地鉴别,模型的产地识别正确率分别为90%和88%,表明利用近红外光谱技术可快速、简便地实现枸杞的产地鉴别。(2)筛选114份枸杞样品干燥至恒重。经磨粉后,测定枸杞干基中的多糖、总糖及粗脂肪含量。分析结果表明:样品的平均水分含量为7.69%±0.48%,宁夏、内蒙古及河北枸杞中的平均水分含量高于甘肃、青海及新疆枸杞;宁夏中宁地区的枸杞与宁夏非中宁枸杞的平均多糖含量接近;宁夏枸杞的多糖平均含量高于其他地区;各个地区的总糖的平均含量均在以上50g(以100g干基枸杞计),其中青海59.53g的平均总糖含量为最高;宁夏及河北枸杞的粗脂肪平均含量较高,内蒙古及青海枸杞的平均含量较低。(3)利用漫反射模式采集近红外光谱,通过化学计量学确定光谱信息与化学测定值之间的关系,建立多糖和总糖的偏最小二乘(PLS)定量模型。比较不同光谱预处理、建模波段以及主成分数的建模效果。多糖建模:对样品全光谱进行SNV结合Savitzky-Golay Derivatives求导预处理后,采用相关系数法选择12000~7463cm-1,7002~5568cm-1,5087~4003cm-1波段进行建模,当主成分数为5时,建模效果最好,模型的校正决定系数(Rc2)与验证决定系数(Rv2)均高于0.93;总糖建模:对样品全光谱进行Norris Gap Derivatives求导预处理后,采用相关系数法选择8700~4000cm-1波段进行建模。当主成分数为8时,建模效果最好,模型的Rc2与Rv2均高于0.91。对于多糖和总糖的PLS模型,载重法及相关系数法选择的波段可明显提高建模效果,且相关系数法优于载重法。(4)利用漫反射模式采集近红外光谱,通过化学计量学确定光谱信息与化学测定值之间的关系,建立粗脂肪的PLS定量分析模型。结果表明:对样品全光谱进行Savitzky-Golay Smothing平滑预处理后,选择全波段进行建模。当主成分数为8时,建模效果最好,模型的Rc2与Rv2均高于0.94。对于粗脂肪的定量模型,载重法及相关系数法选择的波段对建模效果无明显提高。
【关键词】：枸杞 近红外光谱 随机森林算法 偏最小二乘法 产地鉴别 快速检测
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O657.33;TS255.7
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 文献综述12-20
• 1.1 枸杞简介12-13
• 1.2 枸杞品质研究进展13-14
• 1.2.1 质量评价13
• 1.2.2 功能成分13
• 1.2.3 产地鉴别13-14
• 1.3 近红外光谱分析技术14-17
• 1.3.1 近红外光谱技术14
• 1.3.2 化学计量学14-16
• 1.3.3 基于近红外技术的定量及定性研究16-17
• 1.4 课题研究目的、意义及研究内容17-20
• 1.4.1 研究目的及意义17-18
• 1.4.2 研究内容18
• 1.4.3 技术路线18-20
• 第二章 基于近红外光谱技术的枸杞产地鉴别20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 材料与方法20-23
• 2.2.1 试验材料20
• 2.2.2 实验仪器及设备20-21
• 2.2.3 数据处理软件21
• 2.2.4 试验方法21-23
• 2.3 结果与分析23-28
• 2.3.1 光谱重复性23
• 2.3.2 光谱预处理23-24
• 2.3.3 光谱波段选择24-25
• 2.3.4 PCA25-26
• 2.3.5 SIMCA26-27
• 2.3.6 随机森林算法27-28
• 2.4 小结28-30
• 第三章 不同产地枸杞品质指标的测定与分析30-36
• 3.1 引言30
• 3.2 材料与方法30-31
• 3.2.1 试验材料30
• 3.2.2 试验试剂30-31
• 3.2.3 试验仪器及设备31
• 3.2.4 数据处理软件31
• 3.2.5 试验方法31
• 3.3 结果与分析31-33
• 3.3.1 不同产地枸杞水分含量分析31-32
• 3.3.2 不同产地枸杞多糖含量分析32
• 3.3.3 不同产地枸杞总糖含量分析32-33
• 3.3.4 不同产地枸杞粗脂肪含量分析33
• 3.4 讨论33-34
• 3.5 小结34-36
• 第四章 基于近红外光谱技术的多糖及总糖快速测定36-50
• 4.1 引言36
• 4.2 材料与方法36-38
• 4.2.1 试验样品36-37
• 4.2.2 试验设备37
• 4.2.3 数据处理软件37
• 4.2.4 试验方法37-38
• 4.3 结果与分析38-48
• 4.3.1 定量建模样品集检验38-39
• 4.3.2 原始光谱39
• 4.3.3 基于近红外光谱技术的枸杞多糖快速测定39-43
• 4.3.4 基于近红外光谱技术的枸杞总糖快速测定43-48
• 4.4 小结48-50
• 第五章 基于近红外光谱技术的粗脂肪快速测定50-56
• 5.1 引言50
• 5.2 材料与方法50
• 5.3 结果与分析50-55
• 5.3.1 定量建模样品集检验50-51
• 5.3.2 原始光谱51
• 5.3.3 基于近红外技术的枸杞粗脂肪快速测定51-55
• 5.4 小结55-56
• 第六章 结论与展望56-58
• 6.1 结论56
• 6.2 创新点56
• 6.3 展望56-58
• 参考文献58-64
• 致谢64-66
• 作者简介66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 张玲,邱芳萍,于健;现代近红外光谱技术[J];长春工业大学学报(自然科学版);2003年04期

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3 胡仲秋;刘建党;王保玲;;枸杞多糖的碱液提取工艺研究[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2008年10期

4 张磊;郑国琦;滕迎凤;王俊;;不同产地宁夏枸杞果实品质比较研究[J];西北药学杂志;2012年03期

5 张晓煜,刘静,王连喜;枸杞品质综合评价体系构建[J];中国农业科学;2004年03期

6 王航宇,刘金荣,但建明,江发寿,赵文斌;新疆枸杞多糖的超声提取及含量测定[J];中药材;2002年01期

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8 苏宇静,王辉;枸杞籽油开发应用[J];中国油脂;2004年08期

  本文关键词：基于近红外光谱技术的枸杞产地鉴别及品质快速检测研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：261510