一種菜籽油品質(zhì)的近紅外檢測方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油脂分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種菜籽油品質(zhì)的近紅外檢測方法及應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 菜籽油是世界第三大植物油，對其品質(zhì)的科學(xué)評價及監(jiān)控一直都是熱門課題，但 目前菜籽油品質(zhì)指標(biāo)的檢測存在操作復(fù)雜、費時、勞動強度大等缺點。近紅外光譜分析技 術(shù)基于其具有無損、綠色、高效、便捷等優(yōu)點，已應(yīng)用于檢測油脂的脂肪酸組成、酸價、過氧 化值、碘價等指標(biāo)。在國外，Rao YL等采用偏最小二乘法構(gòu)建菜籽油酸價的近紅外定量模 型，校正集相關(guān)系數(shù)達(dá)到〇. 972,驗證集相關(guān)系數(shù)達(dá)到0. 938,均取得了滿意的效果；Li H采 用偏最小二乘法構(gòu)建了高碘價油脂的碘價近紅外預(yù)測模型，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99 ;在國內(nèi)， 崔曉君等同樣采用偏最小二乘法構(gòu)建了花生油過氧化值的近紅外定量模型，校正集及驗證 集的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到〇. 991，模型擬合精度非常高。申請?zhí)?00910071567. 7文獻(xiàn)公布了一 種基于近紅外光譜分析的食用油脂酸價檢測方法，采用的是在780~2500nm近紅外全譜 區(qū)的吸光信息，用逐步回歸算法找特征波長，再用多元線性回歸算法構(gòu)建校正模型；申請?zhí)?200910071566文獻(xiàn)公布了一種基于近紅外光譜技術(shù)快速檢測食用油脂中反式脂肪酸含量 的方法，同樣采用的是多元線性回歸的方法建立模型。
[0003] 但這些研究尚存在光譜沉余信息較多，針對每種指標(biāo)的近紅外特征波長不明確， 模型不清晰，同時對食用油色澤、黏度的近紅外定量模型報道較少等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種菜籽油品質(zhì)的近紅外檢測方法及 應(yīng)用，為菜籽油多項品質(zhì)指標(biāo)的檢測提供一種快速、無損、環(huán)保、簡便的方法。
[0005] -種菜籽油品質(zhì)的近紅外檢測方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] 1)收集菜籽油樣品；
[0007] 2)對所述步驟1)收集的菜籽油樣品進(jìn)行理化指標(biāo)測試，得到理化指標(biāo)測試值，記 為yw，其中：m是第m個指標(biāo)，m = 1，2, 3，…，13 ;當(dāng)m = 1時記為棕櫚酸含量，m = 2時記 為亞油酸含量，m = 3時記為油酸含量，m = 4時記為亞麻酸含量，m = 5時記為硬脂酸含量， m = 6時記為花生一稀酸含量，m = 7時記為芥酸含量，m = 8時記為酸價，m = 9時記為過 氧化值，m = 10時記為碘價，m = 11時記為色澤黃值，m = 12時記為色澤紅值，m = 13時 記為黏度；j為第j個樣品，共η個樣品，η彡90 ;
[0008] 3)對所述步驟1)收集的菜籽油樣品進(jìn)行近紅外掃描，得到吸光值為X1,，其中i表 不波長數(shù)值；
[0009] 4)異常樣本剔除和樣品集劃分：對所述步驟2)得到的菜籽油理化指標(biāo)測試值ynu和所述步驟3)得到的吸光值Xl]，采用學(xué)生殘差法檢測異常樣本，剔除異常樣本后的樣品集 采用Kennard-Stone法將全部樣品集劃分為校正集和驗證集；
[0010] 5)吸光值預(yù)處理：對所述步驟4)校正集吸光值進(jìn)行預(yù)處理，得到校正集預(yù)處理吸 光值A(chǔ)i V
[0011] 6)篩選近紅外光譜特征波長：采用逐步回歸法對步驟2)得到的理化指標(biāo)yni]和步 驟5)得到的校正集預(yù)處理吸光值A(chǔ)1,進(jìn)行分析，篩選得到菜籽油品質(zhì)的近紅外光譜特征波 長；
[0012] 7)建立菜籽油品質(zhì)預(yù)測模型：采用多元線性回歸法對步驟2)得到的理化指標(biāo)ynu和步驟5)得到的近紅外光譜特征波長的預(yù)處理吸光值A(chǔ)1,進(jìn)行分析，建立菜籽油品質(zhì)的預(yù) 測模型為Zni= b"+ Σ BnilX1，其中Zni為菜籽油品質(zhì)的近紅外檢測值，X1S A1,中第j個樣品的 吸光值，bn、ani為回歸系數(shù)；
[0013] 8)預(yù)測模型的驗證：將所述步驟4)劃分出的樣品驗證集按照所述步驟5)方法進(jìn) 行預(yù)處理，得到驗證集預(yù)處理吸光值，代入所述步驟7)的預(yù)測模型，得到菜籽油品質(zhì)指標(biāo) 預(yù)測值，與所述步驟2)該樣品理化指標(biāo)測試值進(jìn)行比對，得到模型預(yù)測的精確度；
[0014] 9)近紅外指紋波長的確定：
[0015] 完成菜籽油品質(zhì)的檢測。
[0016] 所述步驟3)的近紅外掃描溫度為20_40°C，光程為3-6_。所述步驟3)的菜籽油 樣品進(jìn)行近紅外掃描波長為：波長i = l〇〇〇nm，lOOlnm，1002nm，…，1799nm。
[0017] 所述步驟5)預(yù)處理方法為一階導(dǎo)數(shù)或二階導(dǎo)數(shù)或多元散射校正或或凈分析信號 或正交信號校正或標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換或去趨勢校正或標(biāo)準(zhǔn)化或均值中心化中的一種或其 組合。
[0018] 所述步驟6)菜籽油品質(zhì)的近紅外光譜特征波長為：
[0019] 掠桐酸：1097nm、I102nm、1260nm、1266nm、1286nm、1299nm、1355nm、1372nm、 1428nm、1438nm、1450nm、1521nm、1534nm、1536nm、1619nm、1628nm、1629nm、1633nm、1639nm、 1670nm、1679nm、1687nm、1693nm、1777nm、1791nm ;
[0020] 亞油酸：1040nm、1072nm、1077nm、1098nm、1108nm、lllOnm、1125nm、1176nm、 1181nm、1187nm、1194nm、1236nm、1334nm、1344nm、1395nm、1401nm、1442nm、1451nm、1457nm、 1497nm、1608nm、1641nm、1643nm、1646nm、1657nm、1662nm、1668nm、1682nm、1687nm、1740nm、 1780nm、1791nm、1794nm ;
[0021] 油酸：l〇24nm、l〇27nm、l〇28nm、l〇39nm、l〇 65nm、l〇76nm、l〇92nm、ll〇7nm、ΙΙΙδηπι、 1131nm、1183nm、1200nm、1203nm、1215nm、1218nm、1226nm、1227nm、1304nm、1325nm、1343nm、 1376nm、1401nm、1409nm、1436nm、1455nm、1505nm、1554nm、1570nm、1622nm、1629nm、1635nm、 1662nm、1663nm、1665nm、1672nm、1685nm、1698nm、1743nm、1788nm ;
[0022] 亞麻酸：1000nm、1039nm、1078nm、1084nm、1094nm、1146nm、1168nm、1175nm、 1188nm、1192nm、1198nm、1282nm、1289nm、1341nm、1381nm、1414nm、1426nm、1433nm、1434nm、 1451nm、1517nm、1575nm、1593nm、1594nm、1595nm、1598nm、1605nm、1606nm、1614nm、1637nm、 1673nm、1697nm、1711nm、1712nm、1714nm、1726nm、1727nm、1729nm、1737nm、1743nm、1758nm、 1771nm、1773nm ;
[0023] 硬脂酸：1008nm、1014nm、1024nm、1063nm、1078nm、1083nm、1088nm、1096nm、 1117nm、1150nm、1164nm、1193nm、1238nm、1260nm、1264nm、1286nm、1287nm、1302nm、1339nm、 1356nm、1357nm、1359nm、1389nm、1399nm、1402nm、1421nm、1442nm、1465nm、1481nm、1501nm、 1518nm、1531nm、1532nm、1533nm、1542nm、1543nm、1585nm、1631nm、1651mn、1656mn、 1669nm ；
[0024] 花生一稀酸：1026nm、1036nm、1041nm、1053nm、1056nm、1070nm、1078nm、1085nm、 1091nm、1141nm、1181nm、1197nm、1205nm、1217nm、1241nm、1263nm、1268nm、1279nm、1289nm、 1321nm、1348nm、1361nm、1385nm、1390nm、1394nm、1413nm、1433nm、1447nm、1460nm、1523nm、 1545nm、1577nm、1623nm、1625nm、1634nm、1640nm、1671nm、1675nm、1738nm ;
[0025] 芥酸：1073nm、1105nm、lllOnm、1123nm、1140nm、1145nmn、1155nm、1190nm、1201nm、 1205nm、1229nm、1258nm、1273nm、1291nm、1302nm、1351nm、1374nm、1403nm、1408nm、1409nm、 1433nm、1444nm、1458nm、1511nm、1527nm、1528nm、1534nm、1568nm、1601nm、1630nm、1631nm、 1637nm、1650nm、1660nm、1661nm、1679nm、1687nm、1688nm、1690nm、1693nm、1695nm、1698nm、 1699nm、1701nm、1739nm、1743nm、1791nm、1793nm ;
[0026] 酸價：1004nm、1033nm、1035nm、1051nm、1063nm、1079nm、1118nm、1143nm、1170nm、 1180nm、1204nm、1212nm、1230nm、1250nm、1264nm、1268nm、1289nm、1308nm、1309nm、1316nm、 1329nm、1378nm、1396nm、1410nm、1414nm、1477nm、1478nm、1497nm、1577nm、1617nm ;
[0027] 過氧化值：10〇6nm、lOlSnm、l〇38nm、l〇53nm、l〇 7〇nm、l〇88nm、lllOnm、llliBnm、 1127nm、1132nm、1139nm、1222nm、1232nm、1240nm、1277nm、1285nm、1369nm、1382nm、1405nm、 1414nm、1435nm、1460nm、1494nm、1559nm、1571nm、1627nm、1660nm、1682nm、1765nm、1774nm、 1784nm、1787nm ;
[0028] 鵬價：1007nm、1008nm、1012nm、1017nm、1020nm、1041nm、1042nm、1051nm、1066nm、 1078nm、llOOnm、1185nm、1190nm、1228nm、1243nm、1266nm、1283nm、1305nm、1311nm、1312nm、 1346nm、1354nm、1368nm、1369nm、1374nm、1378nm、1382nm、1394nm、1398nm、1399nm、1423nm、 1444nm、1445nm、1491nm、1510nm、1653nm、1654nm、1655nm、1671nm、1688nm、1698nm、1704nm、 1705nm、1707nm、1708nm、1717nm、1721nm、1729nm、1733nm、1743nm、1746nm、1749nm、1763nm、 1771nm、1782nm、1785nm、1794nm ;
[0029] 色澤黃值：1003nm、1005nm、1051nm、1098nm、1149nm、1157nm、1174nm、1179nm、 1185nm、1199nm、1218nm、1295nm、1299nm、1357nm、1364nm、1372nm、1398nm、1419nm、1430nm、 1479nm、1503nm、1517nm、1526nm、1527nm、1531nm、1532nm、1533nm、1537nm、1556nm、1608nm、 1610nm、1643nm、1662nm、1680nm、1697nm、1737nm、1739nm、1767nm、1772nm、1788nm、1790nm、 1799nm ；
[0030] 色澤紅值：1031nm、1051nm、1071nm、llOOnm、1105nm、1123nm、1125nm、1150nm、 1161nm、1169nm、1179nm、1184nm、1218nm、1232nm、1294nm、1295nm、1300nm、1312nm、 1357nm、1370nm、1389nm、1470nm、1492nm、1528nm、1529nm、1538nm、1551nm、1565nm、1590nm、 1602nm、1639nm、1644nm、1657nm、1690nm、1694nm、1702nm、1703nm、1743nm、1744nm、1778nm、 1790nm ；
[0031] 黏度：1015nm、1023nm、1025nm、1117nm、1129nm、1140nm、1163nm、1179nm、1210nm、 1249nm、1261nm、1359nm、1365nm、1370nm、1379nm、1382nm、1414nm、1426nm、1468nm、1493nm、 1508nm、1560nm、1572nm、1582nm、1590nm、1591nm、1604nm、1628nm、1696nm、1792nm ;
[0032] 上述特征波長允許有±2nm的偏差
[0033] 所述步驟7)中預(yù)測模型的評價指標(biāo)為決定系數(shù)R2、校正集標(biāo)準(zhǔn)差RMSEC和驗證集 標(biāo)準(zhǔn)差RMSEP。
[0034] 所述步驟7)中建立菜籽油品質(zhì)預(yù)測模型：
[0035] 棕櫚酸：
[0036] Z1= 7. 122-554. 923X 1097+559. 861X1102+1154. 024X1260-1717. 392X1266+1001. 188X1286
[0037] -520. 795X1299-400. 896X1355+485. 139X1372-540. 567X1428+1052. 793X1438-374. 591X1450
[0038] +418. 760X1521+501. 261X1534-1063. 741X1536+386. 163X1619-2644. 180X1628+2391. 04 4^1629
[0039] -666. 401X1633+729. 704X1639-765. 265X1670+1022. 987X167g-969. 315X1687+482. 19 5Xl693_
[0040] 316. 015X1777+277. 649X1791；
[0041] 亞油酸：
[0042] Z2= 12. 881+1494. 756X 104〇+1188. 261X1072-2106. 146X1077+2004. 052X1098-3264. 25 8Xll〇8_
[0043] 2164. 257X1110+2926. 439X1125-1919. 937X1176+3415. 763X11S1-1835. 691X11S7
[0044] +2643. 582X1194-1986. 239X1236+2298. 319X1334-1712. 230X1344-2152. 860X1395
[0045] +1301. 989X1401+669. 145X1442-2266. 494X1451+1861. 268X1457-1366. 906X1497
[0046] -2751. 327X1608+1042. 784X1641+7273. 727X1643-4483. 278X1646-3243. 621X1657
[0047] +6191. 148X1662-3773. 298X1668+2006. 371X1682-1839. 867X16S7+883. 481X1740
[0048] -1004. 192X1780+1035. 786X1791-1120. 310X1794；
[0049] 油酸：
[0050] Z3= 131. 518+54. 648X 1024-145· 218Χ1027+238· 569X102S-124. 154Χ1039-38 · 688X1065
[0051 ] -187. 688X1076-139. 253X1092+222. 844X1107+215. 092X1115+63. 101X1131+86. 268X1183
[0052] -134. 256X1200-78. 406X1203-74. 438X1215+224. 804X1218+267. 659X1226-134. 32748X1227
[0053] -212. 718X1304_88. 665X1325_97. 920X1343+100. 588X1376_120. 263X1401+137. 713X1409
[0054] -219. 328X1436+145. 883X1455-189. 689X1505+187. 495X1554-299. 930X1570+201. 052X1622
[0055] +168. 477X1629-186. 007X1635+446. 389X1662-323. 377X1663+367. 357X1665-135. 115X1672
[0056] +72. 825X1685-50. 836X1698+46. 310X1743-53. 128X1788；
[0057] 亞麻酸：
[0058] Z4= 7506. 006+1591. 699X 10〇〇-4004. 831X1039-2633. 555X1078+3094. 150X1084
[0059] -2992. 399X1Q94-3152. 559X1146+1920. 268X116S-2117. 618X1175+3385. 247X11SS
[0060] -4188. 517X1192-1635. 062X119S-3958. 504X12S2+2138. 468X12S9-1634. 357X1341-927. 10 〇Xl381
[0061] -2385. 798X1414-1935. 714X1426+2986. 193X1433+366. 652X1434-1159. 740X1451
[0062] -3490. 094X1517-1700. 527X1575-9384. 497X1593+14