中紅外光譜聯(lián)合模式識(shí)別鑒別奶粉中三聚氰胺
作者：龐佳烽，湯諶，李艷坤*，徐崇然，卞希慧
關(guān)鍵字：奶粉，三聚氰胺，中紅外光譜，模式識(shí)別，非相關(guān)線性判別分析
論文來源：期刊
具體來源：光譜學(xué)與光譜分析, 2020, 40 (10): 3235-3240
發(fā)表時(shí)間：2020年
奶粉中蛋白質(zhì)的含量是決定奶粉品質(zhì)的重要指標(biāo)。奶粉可以通過摻雜三聚氰胺以虛假提高奶粉中蛋白質(zhì)的檢測值,嚴(yán)重危害了消費(fèi)者的身體健康。采用傅里葉變換中紅外光譜(FTIR)聯(lián)合化學(xué)計(jì)量學(xué)的模式識(shí)別方法(模型)對(duì)奶粉中的三聚氰胺進(jìn)行快速鑒別,借助模式識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)中紅外光譜客觀量化的解析,克服了譜圖比對(duì)鑒別的局限性、復(fù)雜性及主觀性。分別配置純奶粉樣品和具有不同質(zhì)量濃度(0.01‰～0.2%)三聚氰胺的摻偽奶粉樣品。掃描得到樣品的中紅外透射光譜數(shù)據(jù)后,首先對(duì)原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化預(yù)處理,然后采用包括無監(jiān)督(聚類)和有監(jiān)督(判別)的多種模式識(shí)別(分類)方法進(jìn)行綜合分析比較。其中,傳統(tǒng)的主成分分析(PCA)、距離判別法(歐式距離和皮爾遜相關(guān)系數(shù))和非負(fù)矩陣分解(NMF)無監(jiān)督模式識(shí)別方法均無法準(zhǔn)確鑒別出純奶粉和摻三聚氰胺的奶粉樣品;采用有監(jiān)督的偏最小二乘判別分析(PLS-DA)模型識(shí)別摻偽奶粉樣品時(shí),識(shí)別靈敏度與特異度也較低;最后采用線性判別分析方法(LDA)和非相關(guān)線性判別分析方法(ULDA),成功地實(shí)現(xiàn)了含三聚氰胺摻偽奶粉的鑒別,識(shí)別靈敏度和特異度均達(dá)到100%。尤其ULDA方法最大化了兩類樣本之間的距離,篩選出包含最佳分類信息的特征變量,僅用一個(gè)判別矢量便可對(duì)樣本進(jìn)行區(qū)分。利用ULDA方法進(jìn)行了紅外光譜重要變量(特征波長)的篩選,考察了保留變量與識(shí)別準(zhǔn)確率的關(guān)系,在保留較少變量數(shù)目下實(shí)現(xiàn)了純奶粉與摻三聚氰胺奶粉的鑒別,對(duì)于奶粉中三聚氰胺的定性識(shí)別濃度可低至0.01‰。因此,提出基于中紅外光譜快捷、準(zhǔn)確地識(shí)別奶粉中摻入低含量三聚氰胺的模式識(shí)別模型,相比傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法有優(yōu)勢,為奶粉的摻偽識(shí)別與質(zhì)量控制提供了有效的途徑,并可拓展應(yīng)用到其他食品的真?zhèn)蝺?yōu)劣的鑒別中。