基于近紅外光譜的油脂中TFAs含量檢測方法研究

基于近紅外光譜的油脂中TFAs含量檢測方法研究基于近紅外光譜的油脂中TFAs含量檢測方法研究

摘要：在本文中，我們采用了基于近紅外（NIR）光譜的非破壞性技術(shù)，開發(fā)了一種快速、準(zhǔn)確、簡便的方法來檢測油脂中反式脂肪酸（TFAs）的含量。我們收集了來自不同來源的油脂樣品，分別進(jìn)行了化學(xué)分析和NIR光譜分析，發(fā)現(xiàn)NIR光譜分析方法和標(biāo)準(zhǔn)化化學(xué)分析方法具有很好的一致性和相關(guān)性。使用NIR光譜分析可以大大縮短分析時(shí)間和降低分析成本，并且可以減少樣品前處理過程中的誤差，并且提高檢測效率。我們還利用主成分分析（PCA）和偏最小二乘回歸（PLS）方法建立了可靠的預(yù)測模型。本研究結(jié)果可以為食品行業(yè)的TFAs檢測提供新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：近紅外光譜；油脂；反式脂肪酸；檢測方法；化學(xué)分析；主成分分析；偏最小二乘回歸

引言

反式脂肪酸（TFAs）是一種人體健康危害較大的化合物，因其可以增加人體心臟病、糖尿病和肥胖癥等慢性疾病的發(fā)生率而廣受關(guān)注。從1970年代開始，人們開始意識(shí)到TFAs的危害性，并且開始著手開發(fā)檢測方法以監(jiān)控人們飲食中TFAs的攝入量。目前，常見的檢測方法主要分為化學(xué)分析方法和生物分析方法兩類?；瘜W(xué)分析方法準(zhǔn)確性高，但是需要大量的試劑、耗時(shí)且操作繁瑣。生物分析方法則能夠快速檢測，且樣品消耗少、操作簡便，但靈敏度較低，容易受到其他化合物的干擾。因此，我們需要一種既能夠保證檢測準(zhǔn)確性，又能夠快速檢測的方法來監(jiān)測TFAs的攝入量。

近年來，近紅外（NIR）光譜技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、生物和制藥等領(lǐng)域。NIR光譜技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、非破壞性、無需或少量前處理等優(yōu)點(diǎn)，成為檢測油脂中TFAs的一種新方法。本研究旨在開發(fā)一種基于NIR光譜的快速、準(zhǔn)確的油脂中TFAs含量檢測方法。

材料與方法

1.樣品收集

我們選取了不同類型的油脂樣品進(jìn)行研究。這些樣品包括堅(jiān)果類油、植物類油和動(dòng)物類油，這些樣品來自于市場和國內(nèi)外產(chǎn)地。我們對(duì)這些樣品進(jìn)行了標(biāo)簽管理和物流監(jiān)控，確保樣品的來源真實(shí)可靠。

2.樣品制備

取適量的樣品，破碎并均勻混合。然后進(jìn)行快速振蕩，確保樣品的混合均勻。在此過程中，我們注意防止氧氣和濕度的影響。然后取適量的樣品進(jìn)行化學(xué)分析，同時(shí)將部分樣品單獨(dú)放在塑料袋中，冷藏保存以備后續(xù)NIR光譜分析。

3.化學(xué)分析

我們采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）進(jìn)行化學(xué)分析，通過其檢測脂肪酸甲酯的種類和化合物。我們選取一個(gè)TFAs標(biāo)準(zhǔn)品確定TFAs的檢測值，并與油脂樣品比較，計(jì)算出TFAs的含量。

4.NIR光譜測量

我們使用NIR光譜儀器測量TFAs含量。我們將樣品放置在透明玻璃中，通過調(diào)節(jié)光路儀器接收樣品反射的光譜。我們記錄所有樣品的NIR光譜，以備后續(xù)分析。

5.數(shù)據(jù)分析

我們使用主成分分析（PCA）和偏最小二乘回歸（PLS）方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并建立回歸模型。預(yù)測模型的準(zhǔn)確性使用RMSECV指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

結(jié)果

1.基礎(chǔ)評(píng)價(jià)

我們對(duì)所有樣品進(jìn)行了NIR光譜測量和化學(xué)分析，并計(jì)算出TFAs含量。我們采用主成分分析對(duì)NIR光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)前3個(gè)主成分可以解釋90％以上的原始數(shù)據(jù)。之后，我們使用偏最小二乘回歸建立回歸模型，并使用RMSECV指標(biāo)對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，建立的模型在所有樣品中的預(yù)測準(zhǔn)確性均高，并且與化學(xué)分析方法具有很好的一致性和相關(guān)性。

2.實(shí)際應(yīng)用

我們使用已知含量的TFAs標(biāo)準(zhǔn)品和NIR光譜建立了TFAs預(yù)測模型。然后，我們使用該模型對(duì)不同來源的油脂樣品進(jìn)行了預(yù)測，并與同樣樣品的化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，兩種方法的結(jié)果有很好的一致性和相關(guān)性。我們還將NIR光譜法與化學(xué)分析法進(jìn)行比較，結(jié)果表明，NIR光譜法可以大大縮短分析時(shí)間和降低分析成本，并且可以減少樣品前處理過程中的誤差，并且提高檢測效率。

討論與結(jié)論

在本研究中，我們使用NIR光譜技術(shù)開發(fā)了一種快速、準(zhǔn)確、簡便的方法來檢測油脂中TFAs的含量。我們通過化學(xué)分析和NIR光譜分析發(fā)現(xiàn)，NIR光譜分析方法和標(biāo)準(zhǔn)化化學(xué)分析方法具有很好的一致性和相關(guān)性。使用NIR光譜分析可以大大縮短分析時(shí)間和降低分析成本，并且可以減少樣品前處理過程中的誤差，并且提高檢測效率。我們還應(yīng)用主成分分析（PCA）和偏最小二乘回歸（PLS）方法建立了可靠的預(yù)測模型。這些結(jié)果可以為食品行業(yè)的TFAs檢測提供新的思路和方法。在未來，我們將進(jìn)一步改進(jìn)模型的準(zhǔn)確性，并將其應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和市場中總之，本研究表明，NIR光譜技術(shù)可以作為一種快速、準(zhǔn)確、簡便的方法用于檢測油脂中的TFAs含量。與傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法相比，NIR光譜檢測可以更有效地降低分析成本和時(shí)間，并且可以提高檢測效率和準(zhǔn)確性。此外，我們所建立的模型可以為食品行業(yè)TFAs檢測提供一種新的思路和方法。我們希望未來可以進(jìn)一步完善這一模型，并將其廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和市場中，以更好地服務(wù)于食品安全和健康同時(shí)，NIR光譜技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也備受關(guān)注。例如，在醫(yī)藥領(lǐng)域，NIR光譜技術(shù)已被用于藥品質(zhì)量控制、制藥過程監(jiān)測和藥物分析等方面。在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，NIR光譜技術(shù)可以用于水質(zhì)檢測、土壤污染評(píng)估等方面。在能源行業(yè)，NIR光譜技術(shù)可以應(yīng)用于石油和天然氣勘探、燃燒分析等方面。

然而，NIR光譜技術(shù)也存在一些局限和挑戰(zhàn)。首先，光譜預(yù)處理過程對(duì)結(jié)果的影響很大，需要選擇合適的方法進(jìn)行處理。其次，光譜儀的精度和穩(wěn)定性會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，NIR光譜技術(shù)在檢測樣品時(shí)，受到樣品的表面狀態(tài)、溫度、光透過性等因素的影響。因此，在使用NIR光譜技術(shù)時(shí)，需要對(duì)樣品進(jìn)行充分的準(zhǔn)備和處理，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

總之，NIR光譜技術(shù)是一種快速、準(zhǔn)確、簡便的檢測方法，在食品、醫(yī)藥、環(huán)境、能源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，NIR光譜技術(shù)將充分發(fā)揮其優(yōu)勢，為各個(gè)領(lǐng)域的質(zhì)量控制和分析提供更加高效、準(zhǔn)確的手段此外，NIR光譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在種植業(yè)中，NIR光譜技術(shù)可以通過分析農(nóng)產(chǎn)品的光譜圖像，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和成分進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的檢測。例如，可以使用NIR光譜技術(shù)對(duì)果實(shí)的糖度、酸度、水分等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對(duì)果實(shí)進(jìn)行質(zhì)量分類和分級(jí)。此外，在畜牧業(yè)中，NIR光譜技術(shù)也可以被用于對(duì)飼料的成分和品質(zhì)進(jìn)行檢測和評(píng)估。

但是，NIR光譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用仍面臨著一些挑戰(zhàn)。例如，農(nóng)產(chǎn)品的樣品種類比較繁多，不同的樣品可能會(huì)有不同的光譜特征，因此需要建立針對(duì)不同農(nóng)產(chǎn)品類型的光譜數(shù)據(jù)庫，并針對(duì)不同農(nóng)產(chǎn)品類型開發(fā)不同的模型進(jìn)行監(jiān)測。此外，農(nóng)產(chǎn)品的環(huán)境因素也會(huì)對(duì)其光譜特征產(chǎn)生影響，因此需要在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制，以確保得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。

總的來說，盡管NIR光譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于起步階段，但是其在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測、飼料成分控制等方面都具有潛在的應(yīng)