[发明专利]近红外光谱快速测定食用油中低碳数脂肪酸含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种近红外光谱分析技术结合化学计量学方法对市场上常见的食用油产品中的低碳数脂肪酸含量进行快速无损检测的方法。

背景技术

研究表明，在油脂脱色和脱臭的精炼过程中会形成三酰甘油聚合物，且油脂中氧化三酰甘油的减少量与氧化三酰甘油聚合物的增加量呈线性关系；同时，三酰甘油经氧化，低碳数脂肪酸在二次油脂脂肪酸组成中比例也显著增加。氧化三酰甘油和三酰甘油聚合物可反应油脂新鲜程度，而地沟油中低碳数脂肪酸的含量普遍超过国家标准(0.2%～1.2%)5～20倍（国标如表1）。建立对食用油中低碳数脂肪酸的含量的快速、无损、准确检测方法，为检测食用油品质提供了新的思路，同时对食用油生产和安全控制、保障消费者的权益具有直接的现实意义。

表1国标对食用油中低碳数脂肪酸含量的限定

现有的检测食用油中低碳数脂肪酸含量的方法是采用GB/T 17376、GB/T 17376规定的方法，该方法费时，分析仪器昂贵，需要专业的操作人员进行检测，且容易带入杂质等，远不能满足现场快速无损检测的要求。近红外光谱分析技术是现代高新分析测试技术，是一种分析快速、操作简便、不破坏样品、无需对样品进行预处理、不会对环境造成污染的绿色分析技术；在石油化工、农业、食品、高分子、医学制药等许多领域中都发挥着积极作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速准确，简便易行，易于推广应用的基于近红外光谱快速无损测定食用油中低碳数脂肪酸含量的方法。

本发明的技术方案是：近红外光谱快速无损测定食用油中低碳数脂肪酸含量的方法，包括以下步骤：

（1）样品的收集

收集有代表性的食用油样品，包括市售不同品牌、不同品种的合格食用油、不同品种合格食用油的混合油、合格食用油掺伪不同含量地沟油的劣质油以及不同产地的地沟油。

（2）低碳数脂肪酸含量的测定

按照GB/T 17376、GB/T 17376规定的标准方法测定油样的低碳数脂肪酸含量，其含量变化的范围在0～1.35%之间。

（3）样品近红外光谱图采集

利用便携式近红外光谱仪采集油样的近红外光谱谱图，样品的测定方式：透射，测定范围：1000～1800nm，样品池温度：60±2°C，测定方法：主要将装有样品的样品瓶放入样品池中恒温稳定5min后再取出检查瓶中是否有气泡，若无气泡则开始采集图谱，每个样品取三次测量的平均值。通常采用的样品池温度是室温，本发明采用60±2°C，油脂流动性好，不易产生气泡，不会对图谱采集产生干扰。

（4）定量校正模型的建立

波长的选取：食用植物油是多种脂肪酸、甘油三酯的混和物，其结构中的一C=C一与一CH₂一对近红外光谱中的合频信息贡献较大，且C-H键的近红外光谱吸收一级倍频主要在1600～1800nm之间。作为优选，选择1600～1800nm作为建立低碳数脂肪酸定量校正NIR模型的分析谱区。

光谱预处理方法包括：为消除因微小光程差异带来的光谱变动，采用矢量归一化方法(Unit vector normalization，简称UVN)；为消除噪声，提高信噪比，采用Savitzky-Golay滤波平滑(Savitzky-Golay Smoothing，简称SG)；为消除光谱的绝对吸收值，突出样品间的差异，采用均值中心化方法(mean centering,简称MC)；为消除光谱的基线漂移及光程的影响，采用标准正态变量变换+去趋势算法(SNV+De-trending)；为消除基线、分辨重叠峰和提高分辨率，采用光谱的一阶导数(Savitzky-Golay first derivative，简称SG1D)和二阶导数(Savitzky-Golay second derivativ，简称SG2D)等。作为优选，选择正交信号校正（OSC）和Savitzky-Golay滤波+11点平滑作为光谱预处理方法。

变量压缩方法包括：主成分分析法、小波变换、傅里叶变换等。作为优选，选择主成分分析进行信息变量的压缩，分析时结合交叉验证法，并选用非线性迭代偏最小二乘法(NIPALS)来进行主成分分解，以减少计算的工作量，提高运算速度。

多元定量校正方法方法包括：偏最小二乘法（PLS）、人工神经网络法、支持向量回归法等。作为优选，选择遗传算法（GA）结合支持向量回归（SVR）方法作为多元定量校正方法，GA-SVR算法的优点是可得到现有信息的最优解，并且保证模型有较好的泛化能力。

（5）模型的验证