[发明专利]一种基于中红外光谱技术及特征提取的小米产地溯源方法

说明书

本发明公开一种基于中红外光谱技术及特征提取的小米产地溯源方法，包括如下步骤：步骤1，分别采集不同产地的小米样品的红外光谱，进行预处理；步骤2，将步骤1预处理后的红外光谱数据首先进行主成分分析，然后利用窗口分析法对变量数据进行分组，分别采用支持向量机建立分类模型，再利用层次聚类分析法确定相关性小的一组变量数据，构建小米产地鉴别模型；步骤3，采集未知产地的小米样品的红外光谱，进行预处理后，输入小米产地鉴别模型，输出得到小米样品的产地。此种基于中红外光谱技术及特征提取的小米产地溯源方法，能够快速判别小米的产地。

技术领域

本发明属于食品产地鉴别技术领域，特别涉及一种基于中红外光谱技术及特征提取的小米产地溯源方法。

背景技术

小米为谷子去壳的籽实，又称粟(米)，禾本科狗尾草属。谷子耐旱，在我国北部地区广泛种植，占全世界总产量的80％。小米富含碳水化合物、脂肪及脂肪酸、蛋白质及氨基酸、维生素和矿物质等营养物质，其功能不仅可以作为主食还可以酿酒、制作饴糖等，同时还具有“易丹田，补虚损，开肠胃，助睡眠”的功效。小米的品质与其产地来源密切相关，中国已出现许多名优原产地域小米产品群落，如：山东省济宁市金乡县马庙镇的金米(金小米)、山西省沁州(沁县)的沁州黄(黄小米)、山东省济南章丘县的龙山米(龙山小米)和河北省蔚县的桃花小米是我国“四大著名小米”品种。“四大著名小米”色味俱佳、品质优良，深得广大消费者的喜爱。优质小米产量有限，价格较高，一些不法分子为谋取暴利，制售假冒产品，以假乱真欺骗消费者。假冒产地不仅损害消费者和企业利益，同时也增加了食品安全问题追溯与风险管理难度。因此，对优质小米的产地保护问题亟待解决。

在食品产地溯源技术研究中主要是探寻表征不同地区来源食品的特异性指标，包括同位素指纹溯源技术、矿物元素指纹溯源技术、有机成分指纹溯源技术等。传统的小米鉴别多凭借颜色、气味和口感等人工感官鉴别，具有主观性强、标准不统一等不足。现有分析仪器对小米的产地鉴别研究主要包括高光谱、拉曼光谱和近红外光谱技术。近红外光谱技术具有快速、简单、高效、无损检测等特点，谱区体现的基团信息主要以氢基团为主，包括C-H、O-H、S-H、N-H等，也包含一些其他的基团信息，如C＝C、C＝O等，谱区包含的丰富信息决定了近红外技术既可测定化学成分又能分析物理性质，因此被较多应用于小米产地溯源领域。

由于绝大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区，因此中红外区是研究和应用最多的区域，广泛应用于有机物结构研究中。相较近红外光谱而言，中红外光谱中的频谱峰通常更尖锐、分辨率好且峰值高，且市场上更新换代后的中红外光谱分析仪不需要压片制样，大大节约了测试耗时，是一种理想的快速检测技术。同种农作物由于生长环境差异，其内部成分与结构也会有较大区别，可通过其相应光谱显现。目前,中红外技术在小米组织结构及品质评价等方面的研究取得了较大成果，但有关小米产地判别的中红外研究较少。赵晓燕等人采用中红外光谱技术开展5种小米蛋白质同步二维相关红外光谱研究，可以鉴别5种小米。然而该研究的样本数量较少，未考虑样品间的质量波动情况，该方法对大样本鉴别准确度的情况未知。

基于以上分析，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于中红外光谱技术及特征提取的小米产地溯源方法，能够快速判别小米的产地。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于中红外光谱技术及特征提取的小米产地溯源方法，包括如下步骤：

步骤1，分别采集不同产地的小米样品的红外光谱，进行预处理；

步骤2，将步骤1预处理后的红外光谱数据首先进行主成分分析，然后利用窗口分析法对变量数据进行分组，分别采用支持向量机建立分类模型，再利用层次聚类分析法确定相关性小的一组变量数据，构建小米产地鉴别模型；

步骤3，采集未知产地的小米样品的红外光谱，进行预处理后，输入小米产地鉴别模型，输出得到小米样品的产地。