中红外光谱结合模式识别法快速检测稻米镉含量.pdf

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1、中红外光谱结合模式识别法快速检测稻米镉含量朱向荣，一，李高阳，一，单杨1,2(1．湖南省食品测试分析中心，湖南长沙410125；2．中南大学研究生院隆平分院，湖南长沙410125)摘要：为了研究红外漫反射光谱快速鉴别稻米镉是否超标的可行性，以收集的120个稻米样品为例，利用偏最小二乘识别分析(PLs—DA)方法建立稻米镉的定性鉴别模型，讨论了光谱预处理分析方法对建模结果的影响，同时还比较了其他建模方法对结果的影响。结果表明，稻米中红外(MIR)原始光谱经过平滑、二阶导数以及中心化处理后，结果最优，预测集准确率达到83．3％；且该

2、方法快速、无损、便捷，可用于稻米镉含量的初筛和检测。关键词：中红外(MlR)光谱；偏最／b-乘识别分析(PLS—DA)；稻米；镉污染；快速检测中图分类号：TS07文献标识码：A文章编号：1006—060X(2014)14．0018．03DetectionofCadmiumContentinRiceUsingMid-InfraredSpectroscopywithPatternRecognitionZHUXiang—rong，LIGao-yang，SHANYang，(1．HunanFoodTestandAnalysisCenter

3、,Changsha410125，PR2．BranchofLongping,GraduateSchool，CentralSouthUniversity,Changsha410125,PRC)Abstract：ThefeasibilityofdetectionofCadmiumlevelin120ricegrainsamplesusingmid．infraredspectroscopywasstudied．Thequalitativemodelwasbuiltbyemployingpartialleastsquaresdiscrim

4、inateanalysis(PLS—DA)．Theefectsofspectra1pretreatmentontheresultsofthemodelwerediscussed．Thedifferentmodelingmethodswerecompared．Whentheorigina1spectrawerepretreatedusingSGsmoothing，secondderivativeandmeancentering，themode1performancewasthebest．Andtheaccuracyofthepre

5、dictivesetcanreach83-3％．Theresultsshowedthatmid．infraredspectroscopycombinedwithchemometricsmethodscouldbearapid．non．destructiveandconvenientmeansforscreeninganddetectionofCadmium．pollutedrice．Keywords：Mid-infraredspectroscopy；paRemrecognition；Rice；Cadmiumpollution；R

6、apiddetection．水稻是我国最重要的粮食作物，稻米品质的优劣直与我国食品卫生标准[4]规定稻米中镉的最高限量为0-2接影响人们的健康水平。镉(cadmium，Cd)是自然界中广mg／kg。因此，采用快速、无损的方法检测稻米镉含量对泛存在的重金属元素，对人体具有较强的毒性。近年来，控制稻米镉含量以及保障稻米食用安全显得尤为重要。随着我国有色金属冶炼、采矿业与制造业的快速发展，化目前，火焰原子吸收光谱法(FAAs)、石墨炉原子吸肥等农用化学品的大量使用，农田土壤重金属污染尤其收光谱法(GF．AAS)，电感耦合等离子体原子发

7、射光谱(是镉污染日趋严重lj。水稻被认为是镉吸收最强的大宗谷ICP—AES)和电感耦合等离子体质谱(ICP．MS)等分析方类作物[21。稻田镉污染不仅导致水稻产量下降，更严重的法被广泛用于农产品(食品)中重金属元素含量的测定。是镉元素在水稻植株内大量累积，通过土壤—植物一^、这些方法虽然灵敏度高、准确性好，但也存在着仪器需体的食物链途径传递，严重威胁到人类健康，直接影响我要专业人员操作、繁杂的样品前处理以及消耗大量的强国的粮食安全网。酸试剂等缺点。中红外(Mid—infraredspectroscopy，MIR)世界各国或组织已

8、经对稻米中的镉含量制定了严格作为一种分子光谱分析手段，具有快速、便捷、非破坏性的限量标准。世界卫生组织与联合国粮农组织联合下属等优点，已经广泛用于土壤中成分的测定。国外的M的食品法典委员会标准、日本的厚生省规定稻米中镉的研究主要集中在c和N这两类营养元素的含量测