蜂蜜品质快速检测方法技术

为了解决蜂蜜品质检测的化学及色谱分析方法操作复杂，费时、费力的缺点，本发明专利技术提供了一种利用蜂蜜的近红外光谱与蜂蜜各成分含量之间的数学模型对蜂蜜各成分含量进行测定的快速检测方法。本发明专利技术提供的蜂蜜品质快速检测方法为：先获得匀质流体状态的蜂蜜样品，采集近红外光谱，然后利用数学模型将采集到的近红外光谱转换为蜂蜜的品质参数。本发明专利技术提供的蜂蜜品质快速检测方法能够快速准确地检测出蜂蜜中的水、可溶性固形物、有机酸、果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖的含量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蜂蜜品质检测方法，具体地，涉及利用蜂蜜的近红外光 谱与蜂蜜各成分含量之间的数学模型对蜂蜜各成分含量进行测定的方 法。
技术介绍
蜂蜜是指蜜蜂采集植物的花蜜或者分泌物经自身含有的特殊物质进 行充分酿造而成的甜味物质。蜂蜜既是天然健康食品，又是天然药品。蜂蜜品质检测技术的发展是保证产品质量、打击假冒伪劣产品的重 要利器。传统的化学及色谱分析分析方法操作复杂，费时、费力。近红外光谱技术是发展最快、最引人注目的光谱分析技术之一。所谓近红外光，是指波长在780-2526 nm范围内，介于可见光和红外光之间 的一种电磁波。近红外光谱主要反映含氢基团X-H振动的倍频和合频吸 收信息。目前已用于石油、烟草中等有机成分的检测。蜂蜜中的主要成 分如水分、葡萄糖、果糖、可溶性固形物等都含有羟基或羰基，因此， 从理论上讲，近红外光谱分析技术也可用于蜂蜜的化学成分含量分析。 只是由于蜂蜜的成分复杂、状态粘稠，目前还没有能够将近红外光谱分 析技术有效地应用于蜂蜜的化学成分含量分析。
技术实现思路
为了解决蜂蜜品质检测的化学及色谱分析方法操作复杂，费时、费 力的缺点，本专利技术提供了一种利用蜂蜜的近红外光谱与蜂蜜各成分含量 之间的数学模型对蜂蜜各成分含量进行测定的快速检测方法。本专利技术提供的为先获得匀质流体状态的待 测蜂蜜，采集近红外光谱，然后利用数学模型将采集到的近红外光谱转换为蜂蜜的品质参数，所述品质参数为选自水、可溶性固形物、果糖、 葡萄糖、蔗糖和麦芽糖的含量中的一种或多种，所述数学模型采用偏最小二乘法建立，模型函数为y尸x(UiX)，BiQi，其中yi为所述品质参数中 的某种品质参数，向量;c为待测蜂蜜的近红外光谱，Ui为所述某品质参 数浓度特征因子矩阵，X为选取的建模样品的近红外光谱矩阵，Bi为所 述某品质参数吸光度特征因子矩阵，Qi为浓度载荷矩阵，其中Ui、 Bi、 Qi根据所述建模样品的近红外光谱矩阵及对应品质参数的值由化学计量 学方法确定，计算yi采用经典的偏最小二乘法软件。蜂蜜比较粘稠，而且会有结晶，为了使其处于较好的匀质流体状态， 便于采集光谱，在检测成品蜂蜜时，往往针对流动性比较差的蜂蜜产品 需作水浴加热， 一般采用40-6(TC水浴加热30分钟以上，冷却至室温后 再采集其光谱。水浴后的蜂蜜在短期内(3天)常温下不会马上再结晶。 对于生产过程中的检测，由于蜂蜜的生产工艺包括融蜜、浓縮等受热过 程，在罐装前均可直接采集其光谱。所述近红外光谱可以是780-2500 nm波长范围内的近红外光谱。应用 近红外光谱仪，采集样品在780-2500 nm波长范围内的近红外光谱。根据 所用光谱仪类型的不同，选用不同的采集条件。如对于短波近红外光谱 仪(780-1100nm)，可用透射方式，光程可为0-50mm;对于中长波近红 外光谱仪(1100-2500nm)，可用透反射光纤附件采集其透反射光谱，用 较短的光程(0-10mm)。采集完一个样品的光谱后，需用热水(温度大 于7(TC)冲洗光纤头或样品池，再用常温蒸馏水洗净后方可测量下一个 样品。所采用的光纤探头需对热不敏感，在受热、冷却的转换过程中保 持较高的稳定性。另外，由于蜂蜜比较粘稠，光纤探头或样品池的表面 需非常光滑，以利于清洗。较佳地，所述采集到的近红外光谱对光谱进行了预处理，所述预处 理为背景去除、校正、去噪声和特征数据点选择的一种或多种，采用的 方法为中心化、标准变量变换、附加散射校正、正交信号校正、平滑、 小波去噪、求导变换和遗传算法波长优化中的一种或多种。 所述数学模型建立了近红外光谱与蜂蜜各成分含量实测值之间的函 数关系，从而可以利用采集的近红外光谱转换为蜂蜜中相对应的成分含量。建模时，所用到的蜂蜜各成分含量实测值中，按照商业部标准SN/T 0852-2000 (进出口蜂蜜检验办法)测定蜂蜜中含水量、可溶性固形物含 量(SSC)和酸度，按照国标GB/T 18932.22-2003 (蜂蜜中果糖、葡萄糖、 蔗糖、麦芽糖含量的测定方法—液相色谱示差折光检测法)，测定蜂蜜中 果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖的含量。所述数学模型是采用化学计量学方法建立的近红外光谱与蜂蜜各成 分参数之间的定量模型。采用的化学计量学方法可以包括多元线性回归、 偏最小二乘回归、人工神经网络、支持向量机。较佳地，所述数学模型 利用生产中常见的同类蜂蜜样品进行验证，根据实际生产中的误差要求， 反复优化后得到。本专利技术提供的能够快速准确地检测出蜂蜜中 的水、可溶性固形物、有机酸、果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖的含量。 更具体地讲，有点如下-1. 样品前处理简单。对于蜂蜜加工厂，可在罐装前直接测定蜂蜜样 品的近红外透射光谱，对于市场上的成品蜂蜜，流动性好的可直接测定， 流动性较差或已结晶的，经过水浴加热后即可测定。2. 快速无损。近红外光谱的采集时间非常短，模型计算的时间基本 可以忽略。3. 多成分同时测量。可同时测量出蜂蜜样品的含水量、可溶性固形 物含量和有机酸，及主要糖分如果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖的含量。4. 本专利技术为蜂蜜成分的在线实时检测提供了技术基础。 附图说明图1为各蜂蜜样本中水分含量、可溶性固形物、果糖含量、葡萄糖 含量的近红外预测值与实际值之间的散点图。具体实施例方式本专利技术提供的为先获得匀质流体状态的待 测蜂蜜，采集近红外光谱，然后利用数学模型将采集到的近红外光谱转 换为待测蜂蜜的品质参数，所述品质参数为选自水、可溶性固形物、果 糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖的含量中的一种或多种，所述数学模型采用 偏最小二乘法建立，用到的所述建模样品可以根据测量精度的要求进行 选择，例如为了更准确地测量华北地区洋槐花蜂蜜的品质，就以华北地 区洋槐花蜂蜜为建模样品；为了能够使所建立的模型适用于更多地区更 多种类的蜂蜜而容许一定的测量误差，就以多地区多种类的蜂蜜为建模 样品。下面以果糖含量的建模方法为例对本专利技术做进一步的说明。建模样品采集了四川、青藏、江苏、山西、山东、宁夏、浙江、 福建、云南、贵州、河南、吉林、江西、湖南、湖北、河北、安徽、甘 肃、新疆、河北、北京等全国各个蜂蜜著名产地的蜂蜜样品，不仅充分 代表国内样品品种和产地的特性，也代表了我国蜂蜜的主要出口品种的 样本。蜂蜜品种也具有代表性，共收集洋槐、琵琶、枣花、五味子、蒲 公英、益母草、黄连、紫云英、荆条、党参、雪脂莲、荔枝、椴树、兰 花草、枸杞、菊花、桂花、玫瑰花、橄榄、山茶、油菜、柑橘、白刺花、 罗布麻、丹参25种单植物源蜂蜜，以及混合植物源蜂蜜共153个样品。.果糖含量测定按照国标GB/T 18932.22-2003 (蜂蜜中果糖、葡萄糖、 蔗糖、麦芽糖含量的测定方法一液相色谱示差折光检测法)。近红外光谱采集采用ISF/28N型傅立叶型近红外光谱仪测定蜂蜜 的透反射光谱。采集附件为2mm液体透射光纤，扫描谱区为3600-12500 cm-l，分辨率为8cm-l，扫描次数为32次取平均。对于部分结晶样品及 比较粘稠的样品，采用5(TC水浴加热30分钟，冷却至室温后再采集其光 谱。光谱预处理对采集的近红外光谱作中心化处理。对于建模样品的近红外光谱矩阵X，每行代表一个样本，每列代表一个波长点的吸光度值。所述中心化处理，就是矩阵中每个元素减去本文档来自技高网...

【技术保护点】
蜂蜜品质快速检测方法，其特征在于，先获得匀质流体状态的待测蜂蜜，采集近红外光谱，然后利用数学模型将采集到的近红外光谱转换为待测蜂蜜的品质参数，所述品质参数为选自水、可溶性固形物、果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖的含量中的一种或多种，所述数学模型采用偏最小二乘法建立，模型函数为：ｙ↓［ｉ］＝ｘ（Ｕ↓［ｉ］Ｘ）’Ｂ↓［ｉ］Ｑ↓［ｉ］，其中ｙ↓［ｉ］为所述品质参数中的某种品质参数，向量ｘ为待测蜂蜜的近红外光谱，Ｕ↓［ｉ］为所述某品质参数浓度特征因子矩阵，Ｘ为选取的建模样品的近红外光谱矩阵，Ｂ↓［ｉ］为所述某品质参数吸光度特征因子矩阵，Ｑ↓［ｉ］为浓度载荷矩阵，其中Ｕ↓［ｉ］、Ｂ↓［ｉ］、Ｑ↓［ｉ］根据所述建模样品的近红外光谱矩阵及对应品质参数的值由化学计量学方法确定，计算ｙ↓［ｉ］采用经典的偏最小二乘法软件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庆兆珅，朱大洲，屠振华，籍保平，孟超英，史波林，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]