中紅外光譜聯合模式識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
關鍵字：奶粉，三聚氰胺，中紅外光譜，模式識別，非相關線性判別分析
論文來源：期刊
具體來源：光譜學與光譜分析, 2020, 40 (10): 3235-3240
發表時間：2020年
奶粉中蛋白質的含量是決定奶粉品質的重要指標。奶粉可以通過摻雜三聚氰胺以虛假提高奶粉中蛋白質的檢測值,嚴重危害了消費者的身體健康。采用傅里葉變換中紅外光譜(FTIR)聯合化學計量學的模式識別方法(模型)對奶粉中的三聚氰胺進行快速鑒別,借助模式識別技術實現了對中紅外光譜客觀量化的解析,克服了譜圖比對鑒別的局限性、復雜性及主觀性。分別配置純奶粉樣品和具有不同質量濃度(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據后,首先對原始光譜數據進行歸一化預處理,然后采用包括無監督(聚類)和有監督(判別)的多種模式識別(分類)方法進行綜合分析比較。其中,傳統的主成分分析(PCA)、距離判別法(歐式距離和皮爾遜相關系數)和非負矩陣分解(NMF)無監督模式識別方法均無法準確鑒別出純奶粉和摻三聚氰胺的奶粉樣品;采用有監督的偏最小二乘判別分析(PLS-DA)模型識別摻偽奶粉樣品時,識別靈敏度與特異度也較低;最后采用線性判別分析方法(LDA)和非相關線性判別分析方法(ULDA),成功地實現了含三聚氰胺摻偽奶粉的鑒別,識別靈敏度和特異度均達到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,僅用一個判別矢量便可對樣本進行區分。利用ULDA方法進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別準確率的關系,在保留較少變量數目下實現了純奶粉與摻三聚氰胺奶粉的鑒別,對于奶粉中三聚氰胺的定性識別濃度可低至0.01‰。因此,提出基于中紅外光譜快捷、準確地識別奶粉中摻入低含量三聚氰胺的模式識別模型,相比傳統的化學分析方法有優勢,為奶粉的摻偽識別與質量控制提供了有效的途徑,并可拓展應用到其他食品的真偽優劣的鑒別中。