一种转基因大豆油的快速无损鉴别方法技术

本发明专利技术公开一种转基因大豆油的快速无损鉴别方法，包括步骤：(1)利用红外光谱仪采集转基因大豆油和非转基因大豆油的红外光谱数据；(2)对所述的红外光谱数据采用Savitzky‑Golay平滑预处理，并进行主成分分析；(3)针对经过预处理的红外光谱数据，利用PCA‑loading的方法提取特征波长；(4)分别建立红外光谱与特征波长的判别分析模型，包括PLS‑DA判别分析模型和SVM判别分析模型；(5)对于待测转基因豆奶粉和非转基因样本，依次通过步骤(1)‑步骤(4)，将待测样本的红外光谱，经过所述的判别分析模型来估测类别。本发明专利技术无需复杂的样本预处理，而且快速、无损、精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于转基因食品筛查的无损检测
，具体涉及一种转基因大豆油的快速无损鉴别方法。
技术介绍
随着现代生物技术的发展，转基因技术的研究得到飞速发展和推广。运用转基因技术能培育高产、高抗、优质，适应不良生态环境的优良品种，大大降低了农药化肥的施用量，有利于环境保护。然而，不能忽略的是，先进科学技术的不确定性使得转基因技术成为一把“双刃剑”。转基因食品与传统食品最主要的区别在于前者含有用基因工程技术导入的外源基因，并由其表达特定的外源蛋白质。近年来，转基因作物对生态环境的影响和转基因食品的食用安全性问题成为人们关注的焦点。从国际经验来看，各国政府管理部门对转基因产品采取了审慎的态度，实施系统、高效的转基因安全管理也是我国一个紧急而重大的战略性选择。其中的一项重要内容，就是加强转基因产品检测技术研究，以通过监督检查标识规范市场秩序。传统的转基因检测主要是针对转基因作物及其相关制品的外源DNA和蛋白质进行的，这些方法虽然具有较高的准确性和灵敏度，但是在制备检测所需DNA及蛋白质的样品时均需要对转基因作物极其加工品进行破坏提取，而且费时费力，程序复杂，成本较高，非专业人员难以胜任。转基因食物经过不同的加工程序(研磨、加热、微波、酸碱度、微生物发酵等)，其外源蛋白和外源基因会发生不同程度降解和断裂，从而影响到转基因成分在最终产品中的含量和作用，所以在分析评估转基因食品安全问题时需要充分考虑到食品加工过程。我国是大豆的主要生产国，大豆资源的数量在社会上占有很大的比例。大豆是高蛋白食品，具有丰富的营养价值，在现代人们的生活中起到很重要的作用。大豆的成分中含有40％左右的蛋白质，17％的碳水化合物，具有多种维生素，而脂肪的含量较低，只有18％左右，因此，在人们的日常生活中，优质大豆制品能补充人体所需的营养成分，大豆制品的使用比较多，也在很大程度上促进了大豆种植业以及大豆制品的快速发展。大豆油是中国人特别是北方人民生活中的主要食用油之一，转基因大豆油从营养成分含量和组成与非转基因大豆油几乎没有差别，也就致使油脂加工企业在这方面常常不做说明或避而不谈。为了保障消费者的知情权和选择权，寻求快速无损的方法来鉴别转基因大豆油成为当务之急。红外光谱可以捕捉到与基因变异相关的蛋白质分子的吸收光谱信息，这是因为蛋白质分子中含有大量的含氢基团X-H，红外光谱反映含氢基团的能量吸收信息，因此也就具备了捕捉农作物基因变异分子吸收信息的能力和进一步判断识别转基因与非转基因的理论基础。组成分子的各种基团都有自己特定的红外特征吸收峰，可以据此实现分子中某些化学键和官能团的“指纹鉴别”。随着光谱技术的发展和成熟，红外光谱的这一特性为转基因农产品的鉴别提供了一条有效的新途径。
技术实现思路
鉴于原有分子转基因检测的利弊现状，本专利技术应用红外光谱技术结合化学计量学方法对转基因大豆油进行鉴别，识别的精度高，为高效的转基因安全管理提供切实有效的检测手段。为了实现以上目的，本专利技术提供以下技术方案：一种转基因大豆油的快速无损鉴别方法，包括步骤：S1：获得转基因大豆油和非转基因大豆油在400cm-1～4000cm-1波数范围内的红外吸收光谱信息；S2：采用Savitzky-Golay平滑(SG)预处理，进行主成分(PCA)分析；S3：对经过预处理的光谱数据进行特征波长选择，分别采用主成分分析载荷(PCAloadings)方法进行特征波长选择；S4：通过k-means方法建立建模集和预测集。分别基于原始光谱和选择的特征波长，建立PLS-DA，SVM判别分析模型。这些判别分析模型基于不同的原理，从不同的角度对数据进行判别分析，而从中选择合适的判别分析模型。步骤S1中采用日本Jasco公司生产的JascoFT/IR-4100红外光谱仪采集红外光谱信息，分辨率为8cm-1，扫描次数为32，信噪比S/N为22000：1。步骤S2中SG是一种有效的去除光谱数据中噪声、提高信噪比的有效方法。多项式次数以及平滑点数对其平滑效果具有决定性的影响。本专利技术SG平滑采用2次多项式7点平滑。具体算法如下：式中，hi为平滑系数，H为归一化因子，xk为波长K处理后得到的值；步骤S4中利用k-means方法建立建模集和预测集。随机选取K个聚类质心点(clustercentroids)为μ1，μ2，……μk，重复下面过程直到收敛：对于每一个样例i，计算其应该属于的类c(i)＝argargminj||x(i)-μj||2对于每一个类j，重新计算该类的质心式中，x(i)为样例i与各类中距离最近的那个类，μj为质心代表我们对属于同一类的样本中心的猜测；步骤S4中PLS-DA判别分析模型，以代表类别的整数值代替化学值进行分析，根据得到的预测结果进行判别分析。为了对样本的类别进行判定，也因为预测结果中预测值不是代表类别的整数而是实际数值，故需设定判别阈值。在本研究中，将0.5设定为判别阈值，即当实际值与预测值的差的绝对值大于0.5时，则判别错误，反之则视为判别正确。步骤S4中SVM判别分析模型，是使用y＝sign(f(x))来推断任一输入x所对应的类别，输出值只允许取类别值。本专利技术在SVM建模中，采用径向基函数(RBF)作为核函数。SVM模型的参数惩罚系数c寻优范围为2-8到28。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术考虑到转基因食物深加工以后，其外源蛋白和外源基因会发生不同程度降解，以此基于红外光谱技术结合化学计量学方法，对转基因大豆进行鉴别。相对于传统的分子检测方法来说，本专利技术无需复杂的样本预处理，而且快速、无损、精度高。因此，可以说具有广泛的应用前景和利用价值，为高效的转基因安全管理提供了切实有效的检测手段。附图说明图1是本专利技术基于红外光谱的转基因大豆的识别流程图。图2是本专利技术基于SVM建立的判别分析结果。具体实施方式下面结合附图和实施例，进一步详细描述。本具体实施方式是以本专利技术技术方案为前提下进行实施，应理解这些方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术以转cry1Ab基因的大豆为实施实例，其他的转基因作物加工品的识别可参照该实施例的方法进行。如图1所示，本实施例中快速无损鉴别方法的具体步骤如下：1、采用低温冷压榨的方法制备大豆油:选用颗粒饱满的大豆，使用清水冲洗，再粉碎至20目；按料液比1：10加生物酶液至粉碎后的大豆中进行溶胀；在90℃烘箱中烘干；采用德国IBG门福(IBGMonforts)公司的科美特(KOMET)冷榨油机进行物理冷榨，冷压榨的温度为40℃，得到大豆油。共获得转基因大豆油和非转基因大豆油共240份，每份30ml。2、应用JascoFTIR4100傅立叶变换光谱仪(JsascoAnalyticalInstruments，Japan)对每份大豆油样本进行光谱扫描，扫描条件为：扫描次数32次，光谱分辨率为8cm-1，光谱范围为400～4000cm-1。3、采用Savitzky-Golay平滑(SG)预处理获得的光谱数据，进行主成分(PCA)分析。SG是一种有效的去除光谱数据中噪声、提高信噪比的有效方法。多项式次数以及平滑点数对其平滑效果具有决定性的影响。本专利技术SG平滑采用2次多项式7点平滑。具体算法如下：式中，hi为平滑系数，H为归一化因子，xk为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转基因大豆油的快速无损鉴别方法，其特征在于，包括步骤：(1)利用红外光谱仪采集转基因大豆油和非转基因大豆油的红外光谱数据；(2)对所述的红外光谱数据采用Savitzky‑Golay平滑预处理，并进行主成分分析；(3)针对经过预处理的红外光谱数据，利用PCA‑loading的方法提取特征波长；(4)分别建立红外光谱与特征波长的判别分析模型，包括PLS‑DA判别分析模型和/或SVM判别分析模型；(5)对于待测转基因豆奶粉和非转基因样本，依次通过步骤(1)‑步骤(4)，将待测样本的红外光谱，经过所述的判别分析模型来估测类别。

【技术特征摘要】
1.一种转基因大豆油的快速无损鉴别方法，其特征在于，包括步骤：(1)利用红外光谱仪采集转基因大豆油和非转基因大豆油的红外光谱数据；(2)对所述的红外光谱数据采用Savitzky-Golay平滑预处理，并进行主成分分析；(3)针对经过预处理的红外光谱数据，利用PCA-loading的方法提取特征波长；(4)分别建立红外光谱与特征波长的判别分析模型，包括PLS-DA判别分析模型和/或SVM判别分析模型；(5)对于待测转基因豆奶粉和非转基因样本，依次通过步骤(1)-步骤(4)，将待测样本的红外光谱，经过所述的判别分析模型来估测类别。2.根据权利要求1所述的转基因大豆油的快速无损鉴别方法，其特征在于，步骤(1)中，采用JascoFT/IR-4100红外光谱仪采集红外光谱信息，分辨率为8cm-1，扫描次数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯旭萍，何勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33