[发明专利]蔬菜中硝酸盐的快速检测的建模方法和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及食品中硝酸盐的检测的建模方法和检测方法，具体涉及一种基于红外光谱的硝酸盐的快速定量测定方法，属农业食品检测领域。

背景技术

随着居民生活水平的提高和科技的发展，食品健康越来越受到关注。研究表明，硝酸盐在人体经转化可被还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐是强致癌物，持续摄入0.3-0.5g亚硝酸盐可引起中毒，摄入3.0g亚硝酸盐可致人死亡；硝酸盐进入人体内被肠胃细菌还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐过量可诱发人体消化系统的癌变等。增加人体摄入硝酸盐的潜在危害的因素一方面是我国水体中硝酸盐污染日益严重，部分省份地下水监测调研结果显示硝酸盐含量平均超标率达12.06-31.3％，硝酸盐最高含量达169mg/L，超出了世界卫生组织或欧盟应用水硝酸盐卫生标准。另一方面是我国居民消费较大的蔬菜均存在不同程度的硝酸盐污染现象。有研究表明，过量使用氮肥导致蔬菜中硝酸盐含量严重超标。人体摄入的硝酸盐中，72％-94％来自蔬菜，而叶菜是极易富集硝酸盐的蔬菜。有调查表明，青菜，空心菜和菠菜等绿叶蔬菜菜叶中硝酸盐含量普遍偏高。蔬菜硝酸盐含量的对身体健康的影响引发居民的关注意识，及时了解食品及饮用水中硝酸盐含量，对居民选择饮食种类具有一定的指导作用。

目前在食品中测定硝酸盐的方法有比色法、紫外分光光度法、离子色谱法、和离子专用电极法，还有定性的液体试剂法、固体试剂法和试剂盒法等。其中比色法、紫外分光光度法、离子色谱法、和离子专用电极法等需要特殊的仪器设备与专业检测人员，样品前处理步骤繁琐；试剂盒法需要使用化学试剂，通过颜色比对比得出硝酸盐在某一范围内的结果，以上方法均在检测普及上缺乏可操作性，制约了蔬菜和饮用水中硝酸盐在市场快速检测需求方面及普及性的应用。目前市场缺少不使用化学试剂、操作简单快速、现场安全、快速检测蔬菜中硝酸盐的检测设备和方法。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种基于红外光谱的蔬菜和水体中硝酸盐快速检测的建模方法和检测方法。本发明提供一种利用基于硝酸盐中的氮氧键在中红外波段光谱中具有振动特征，在特定红外光源照射样品时，硝酸根分子中的N-O基团发生震动吸收，根据其特殊的频率6.5-8μm的位置产生特征吸收，获得硝酸盐的信息，再通过光谱吸收信息，通过自适应模型，实现对蔬菜和水体中硝酸盐的快速检测。测定方法快速、安全无污染、易于维护，有效提高蔬菜和水体中硝酸盐的检测效率，在农业和食品检测领域显示很好的应用潜力。

完成本申请发明任务的技术方案如下：

一种基于筛选范围的红外全反射光谱的蔬菜硝酸盐现场安全、快速检测的建模方法和检测方法，包括如下步骤：

步骤一：购买市售不同种类绿色菜叶蔬菜，每种蔬菜分为两份，一份采用水杨酸-硫酸法测定，得到不同样品的硝酸盐的化学参考值，作为实验对照。另一份挤压取汁，将汁液置于样品采集池中，获得该类蔬菜在6.5-8μm波数的特征吸收光谱图，作为建模样本；

步骤二：配制一系列硝酸盐溶液不同浓度的标准溶液，并采集标准溶液的光谱信息，作为建模样本；

步骤三：将步骤一与步骤二所得曲线统一进进行光谱预处理，扣除干扰；

步骤四：将步骤三中处理好的市售蔬菜菜叶中硝酸盐光谱曲线及标准溶液光谱曲线与步骤二中通过化学分析法测得硝酸盐的化学参考值建模确立相关性；

步骤五：将待测蔬菜菜叶挤压取汁，将待测液置于样品采集池中，获得待测液的6.5-8μm波数的特征吸收光谱图；并将待测光谱进行预处理，扣除干扰；

步骤六：将待测蔬菜菜叶中硝酸盐光谱曲线与步骤四中所得模型智能鉴定分类，选择最佳匹配建模样本及建模样本数，通过智能算法和相关参数，获取建模样本中最具相似特性的样本，预测待测蔬菜菜叶中硝酸盐含量。

步骤七：将预测出的硝酸盐含量值与相关食用参考进行比对，获得蔬菜的食用信息。

更具体地说，以上步骤五至步骤七是一种基于筛选范围的红外全反射光谱的蔬菜和水体中硝酸盐现场安全、快速的检测方法，其特征在于，采用中红外量子级激光源，激发硝酸盐在6.5-8μm内产生振动，获得硝酸根的中红外特征吸收光谱。

其中，光谱采集过程中，连续扫描32次，扫描分辨率为4cm^-1，取平均光谱，得到标准硝酸盐溶液的6.5-8μm波数的特征吸收光谱图，作为建模样本。