基于太赫兹光谱技术的橄榄油品质快速检测方法的研究

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1、单位代码：10359密级：公开学号：2015111080分类号：TS222+.1HefeiUniversityofTechnology硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION（学术硕士）论文题目：基于太赫兹光谱技术的橄榄油品质快速检测方法的研究学位类别：学术硕士专业名称：食品科学作者姓名：余俊杰导师姓名：刘健教授完成时间：2018年4月合肥工业大学学术硕士学位论文基于太赫兹光谱技术的橄榄油品质快速检测方法的研究作者姓名：余俊杰指导教师：刘健教授专业名称：食品科学研究方向：食品生物技术2018年4月ADissertationSubmittedfort

2、heDegreeofMasterStudyonRapidDetectionofOliveOilQualityBasedonTerahertzSpectroscopyByYuJunjieHefeiUniversityofTechnologyHefei,Anhui,P.R.ChinaApril,2018致谢在合肥工业大学的三年，是我人生中重要的阶段，这里有学术严谨、学识渊博的师长，他们是我学习和仰望的标杆，有斗志昂扬、活力四射的同伴，是我依靠和倾诉的对象。面对即将来临的毕业，回顾这三年自己的成长，都离不开他们悉心的指导，耐心的陪伴，在此向他们表示真诚的感谢。首先，

3、感谢刘健老师在这期间对我的教导和关心，从他身上，我看到一位有态度的研究者的状态，刘健老师对科学的痴迷，对自身的严格要求将激励我一生。也感谢郑磊老师在科学研究上对我的指导，并以自身严谨的学术态度和独特的科学思考方式深深地影响着我，让我重新认识到科学和研究的意义。同时也非常感谢刘长虹老师、刘伟老师以及瞿昊老师对我实验的悉心指导和帮助，最后向课题组亲爱的兄弟姐妹们表示感谢，感谢你们对我所有的帮助，也感谢你们营造了一个温暖的家，让平淡的科研生活显得那么不平凡。硕士学业的顺利完成，离不开家人的支持，感谢家人无私的关爱，给了我无穷的动力。三年的学习使我成熟、稳重，也成就我

4、坚韧的性格，感恩我所拥有的一切，带着你们给予的恩泽，我将加倍回馈给社会。拥有坚定的信念，对于未来，更是信心百倍。余俊杰2018年4月I摘要食品的质量和安全问题与人们健康的饮食息息相关。随着人们生活水平的提高和食品安全事件的频繁发生，食品品质与安全检测越来越受到人们关注。我国市场上特级初榨橄榄油大多来自于进口，来源、加工生产均不可控，因此其原产地、品质与安全深受消费者的关注。本文以特级初榨橄榄油为实验对象，应用太赫兹时域光谱技术并结合化学计量方法对特级初榨橄榄油进行了产地鉴别、掺杂掺假检测、以及氧化酸败分析。具体研究内容与结果如下：（1）基于太赫兹光谱技术的特级

5、初榨橄榄油产地鉴别研究。分析了橄榄油在0-3.0059THz波段区间的时域和频域光谱特性，分别采用了最小二乘支持向量机(LS-SVM)、反向传播神经网络(BPNN)、随机森林(RF)与主成分分析(PCA)、遗传算法(GA)相结合的分类识别算法进行产地鉴别。针对太赫兹光谱的高维光谱特征数据，分别比较了PCA和GA算法的降维效果，建立对橄榄油产地的快速鉴别模型。通过对比试验结果表明,GA-LS-SVM模型结合太赫兹吸收光谱为橄榄油原产地鉴别提供了新的分析方法并取得了最好的分类结果，其建模集和预测集的准确率分别高达100%和96.25%。（2）利用太赫兹光谱和化学计

6、量学方法对掺假橄榄油做定性鉴别和定量分析。将葵花籽油分别按照0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%的比例掺入到意大利生产的特级初榨橄榄油中，得到不同掺假比例的橄榄油样品。分析样品在太赫兹22-30ps区间内的时域光谱、0-3.0059THz区间的频域光谱和吸收光谱，采用LS-SVM、BPNN和偏最小二乘（PLS）方法，同时与结合GA算法筛选特征变量的模型相比较，定量分析掺假比例。结果表明，GA-LS-SVM2模型对掺假比例的预测精度最高，其预测集决定系数（Rp）、预测均方根误差（RMSEP）和相对预测误差（RPD

7、）分别为0.887、0.965%和3.856。（3）应用太赫兹光谱技术对不同氧化酸败程度的特级初榨橄榄油进行鉴别。通过设定贮存条件促进氧化酸败，以获得不同氧化阶段的橄榄油样品，采用太赫兹系统测量样品在0.3051-2.0065THz范围内的THz吸收光谱，并将GA与SVM、BPNN和PLS模型相结合建立鉴别模型，其中GA-SVM所得预测模型最优，建模集和预测集的鉴别准确率分别为98.5%和99%。此外，运用区间偏最小二乘（iPLS）分析了过氧化值与太赫兹波段的相关性，结果表明，0.6867-0.9613THz区间与过氧化值有良好的线性关系，比其他光谱范围更能代

8、表橄榄油氧化状况。本研究表明太赫兹光谱