欢迎来到證券網市場財經网首页

基于太赫兹光谱快速检测大豆油中的磷脂酸含量(三)

来源:时间:2025-04-18 08:01:44

2.1.3 吸收譜分析

利用1.4節中的基于公式進行計算,得到大豆油脂樣品的太赫吸收譜,如圖4所示。兹光中在105個大豆油脂樣品中隨機抽取3個,谱快進行THz吸收譜波形的速检酸含比較,3個樣品的豆油THz吸收譜如圖5a、5b所示,磷脂量其中圖5b為圖5a的基于局部放大圖。

由圖4可知,太赫樣品間的兹光中THz吸收譜信號既有相似性又存在差異。隨著頻率的谱快增加,大豆油脂樣品的速检酸含吸收係數逐漸增加,且磷脂酸的豆油含量越高,吸收係數越大,磷脂量說明磷脂酸的基于存在提高了大豆油脂樣品對THz波的吸收程度,這與Hao等和Huang等的研究結果一致。圖5a更加清晰地展現了大豆油脂樣品的吸收譜圖,在0.4~1.5THz大豆油脂樣品的吸收譜線幾乎平穩,沒有明顯的吸收峰,而在1.5~2.6THz內出現了多個較顯著的吸收峰,且由圖5b的局部放大圖可以看出,大豆油脂樣品在1.58THz處都出現了第1個較為明顯的吸收峰,可作為其在太赫茲波段的指紋譜用於特征識別。

2.2 數據處理及模型的建立

2.2.1 異常樣品的剔除

樣本製作及檢測過程中,由於儀器及人為誤差的影響,會使得樣本中存在一些異常樣品,在建模的過程中,會改變數據的整體分布,影響模型預測的準確性,為了提高模型的預測精度,首先將整體樣品中的異常樣品進行剔除。本試驗采用PLS對105大豆油脂樣品建立PLS數學模型,結果如圖6所示。

試驗利用逐一剔除法進行了異常樣品的剔除。由圖6可以看出,在105個大豆油脂樣品的預測結果中,64號樣品較其它樣品的殘差相對較大,屬於奇異點,該樣品的存在影響了模型的整體預測結果,因此首先將其作為異常樣品進行剔除。在剔除64號異常樣品後,將剩餘樣品進行重新建模,再比較在樣品整體分布中誤差較大的點,進而將該樣品作為奇異點進行剔除。以此類推,每剔除一個或幾個奇異點後,均重新進行建模,比較整體樣品中是否存在奇異點,直到最後一次建立的模型中,沒有誤差較大的樣品。最終確定了14個奇異點,逐一剔除後,將剩餘的91個樣品進行模型的建立。

2.2.2 樣品分集

輸入吸光度的頻率範圍為0.4~2.6THz,將91個樣品分為兩組進行校正和預測,校正集樣品性質需能夠涵蓋未知樣品的化學性質,同時校正集樣品的濃度變化範圍需大於未知樣品的濃度變化範圍,且化學值分布均勻等條件,預測集用來評估校正集所建立模型的精度。要構建一個可靠的模型,需要使用一半以上的樣品進行校正,因此,本試驗用73個樣品作為校正集,18個樣本作為預測集,具體的校正集和預測集樣品信息統計結果見表1。

由表1可知,校正集的73個樣品,磷脂酸含量為0.1417~1.9752g/50g,平均值在1.0532g/50g,可知校正集樣品磷脂酸含量適中,且分布在各個範圍內的樣品個數比較均勻,保證了校正模型測量的精確度。預測集的18個樣品,磷脂酸含量為0.2356~1.9501g/50g,平均值在1.0497g/50g,可知預測集樣品基本覆蓋了91個大豆油脂樣品中較廣泛的磷脂酸的含量,可以使預測模型具有較好的準確性和適用性。

2.2.3 基於PLS模型的建立及預測

剔除奇異點後,采用經典的PLS法分別對未經處理的原始光譜以及經一階導數、二階導數處理後的譜圖建立磷脂酸含量的校正及預測模型,結果見表2。

由表2可以看出,通過二階導數預處理後的預測集決定係數R2為0.9980,表明大豆油脂樣品中的磷脂酸含量與THz吸收係數具有較高的相關性,預測集均方根誤差RMSEP為0.0813,相對標準偏差RSD為8.16%,模型相關係數較大,誤差在允許範圍內,所建模型穩定性和準確性可靠,經二階導數處理後的光譜預測模型如圖7所示。

由圖7可以看出,樣品的數值點比較均勻地分布在直線的兩側,建模效果良好,二階導數去除了與波長相關的漂移,有效提高了模型的精度,表明經二階導數預處理後的太赫茲光譜建立的PLS模型適用於定量檢測模擬脫膠大豆毛油中磷脂酸含量。

3 結論

本文製得不同磷脂酸含量的大豆油脂樣品,並精確測定了大豆油脂樣品中磷脂酸的含量。采集了樣品的太赫茲時域譜,利用傅裏葉變換將太赫茲時域譜轉換為頻域譜,然後通過光學參數計算得出太赫茲吸收譜。THz波產生了不同程度的延遲,樣品中磷脂酸的含量越高,頻域譜的幅值越低,吸收係數也越大,特征吸收峰明顯,可用於大豆油中磷脂酸的特征識別。
利用PLS對剔除異常樣本後的91個樣品建立了磷脂酸含量與樣品吸收譜之間的定量分析模型,其中原始光譜和經一階導數處理後的模型R2較小,RMSEP和RSD較大,而經二階導數預處理後光譜模型的R2較大,RMSEP較小,RSD低於10%,表明利用太赫茲光譜可以檢測大豆油中的磷脂酸含量,為太赫茲光譜快速分析檢測大豆毛油中的殘磷量提供理論依據。

相關鏈接:大豆油磷脂酸異丙醇

 


聲明:本文所用圖片、文字來源《中國食品學報》,版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題,請與本網聯係