[发明专利]一种基于拉曼光谱检测柿霜中钛白粉含量的判别方法

说明书

本发明适用于食品添加剂分析检测技术领域，提供了一种基于拉曼光谱检测柿霜中钛白粉含量的判别方法，首先通过便携式拉曼仪采集纯柿霜拉曼光谱、纯钛白粉拉曼光谱和两种纯物质不同掺混比例的原始拉曼光谱，对拉曼光谱数据进行预处理，接着指认出的钛白粉拉曼特征峰，对预处理后的拉曼特征峰数据进行聚类分析，划分建模集和预测集，建立柿霜中掺杂不同浓度钛白粉的判别模型，最后利用预测集中的拉曼光谱特征峰数据和两种纯物质不同掺混比例的分类标签验证判别模型，本发明能从含有钛白粉的柿霜中检测出钛白粉的含量，本发明方法操作简单，无需对样品进行预处理，对样品无损伤，无需其他化学试剂，判别准确率高，判别速度快。

技术领域

本发明属于食品添加剂分析检测技术领域，尤其涉及一种基于拉曼光谱检测柿霜中钛白粉含量的判别方法。

背景技术

随着柿饼生产过程中水分的蒸发，柿子果肉表面逐渐形成的白色干晶，称为柿霜。柿霜是一种传统的中药，用于治疗咳嗽、咯血和腹泻。生产中温度和其他参数的变化使柿子析霜量降低。为谋取不正当经济利益，部分不法商贩添加过量的食品添加剂钛白粉来美化柿饼。然而过量钛白粉颗粒在人体中可能导致炎症、组织坏死和免疫反应等不良健康影响。过量添加钛白粉的非法行为引起了公众对健康的担忧。因此研发一种柿霜中添加剂钛白粉的快速无损检测方法，对柿饼掺假鉴定具有重要意义。

目前许多先进的分析方法已应用于食品添加剂检测领域，包括薄层色谱法(TLC)、酶联免疫吸附法(ELISA)、高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)等。这些方法虽然具有灵敏度高和准确率高的特点，但也存在耗时长、成本高、样本预处理繁琐等缺点，不利于实现快速在线检测和大规模样品筛选。

与上述技术相比，光谱技术具有多组分检测能力，在食品安全检测中有着广泛的应用。拉曼光谱是由入射光照射到物质表面发生非弹性散射所产生的，通过分子官能团的振动频率来检测物质，因此每一种物质的拉曼光谱具有唯一性。拉曼光谱具有无损、样品无预处理、响应速度快等优点，可在食品安全、生物化学等诸多领域进行定性或定量分析检测。尤其是便携式拉曼光谱仪具有方便携带、操作简单、检测时间短等特点，被广泛应用于食品安全在线检测和大规模样品筛选。

发明内容

本发明提供一种基于拉曼光谱检测柿霜中钛白粉含量的判别方法，针对柿霜中过量添加钛白粉难以检测的现状，本发明通过采集纯柿霜拉曼光谱、纯钛白粉拉曼光谱和两种纯物质不同掺混比例的拉曼光谱，提供了一种基于拉曼光谱检测柿霜中钛白粉的分析方法，找到钛白粉的特征拉曼峰，实现快速无损的柿霜中添加剂钛白粉检测。

本发明是这样实现的，一种基于拉曼光谱检测柿霜中钛白粉含量的判别方法，包括以下步骤：

S1、样品拉曼光谱采集：通过便携式拉曼仪采集纯柿霜拉曼光谱、纯钛白粉拉曼光谱和两种纯物质不同掺混比例的原始拉曼光谱；

S2、拉曼光谱基线校正：对拉曼光谱数据进行预处理，预处理操作主要为使用自适应迭代加权偏最小二乘法去除拉曼光谱中的荧光背景干扰；并从光谱中初步指认钛白粉的拉曼特征峰；

S3、聚类分析：根据步骤S2中指认出的钛白粉拉曼特征峰，对预处理后的拉曼特征峰数据进行聚类分析，验证步骤S2中指认出的钛白粉拉曼特征峰的有效性；

S4、数据划分：将所有类别的拉曼光谱数据按照2:1的比例随机划分为建模集和预测集；

S5、建立柿霜中掺杂不同浓度钛白粉的判别模型：在划分建模集与预测集之后，利用建模集中的拉曼特征峰数据和两种纯物质不同掺混比例的分类标签建立柿霜中钛白粉的判别模型；

S6、验证模型：利用预测集中的拉曼光谱特征峰数据和两种纯物质不同掺混比例的分类标签验证步骤S5中所建立的判别模型。