荧光光谱结合PCA-ED与PLSR方法检测市售橙汁饮品.docxVIP

第34卷，第8期

光谱学

与光谱分析

Vol.34,No.8,pp2143-2147

2014年8月

Spectroscopy

andSpectralAnalysis

August,2014

荧光光谱结合PCA-ED与PLSR方法检测市售橙汁饮品

胡扬俊，朱纯，陈国庆*，张咏，孔凡标，李润，朱焯炜，王旭，高淑梅

江南大学理学院，江苏无锡214122

摘要为实现市售橙汁饮品的有效鉴别，在分析与比较100%橙汁与橙汁饮料两类饮品荧光特性差异的基础上，采用主成分分析结合欧氏距离(PCA-ED)的方法对市售橙汁饮品进行定性鉴别，效果良好。同时，利用荧光光谱结合偏最小二乘回归(PLSR)方法建立市售橙汁饮品中橙汁含量的估测模型，PLSR多元校正模型的相关系数r为0.997,校正均方根误差为0.87%,预测均方根误差为2.05%,实验结果表明，校正模型较准确地反映了市售橙汁饮品中的真实橙汁含量。通过采用荧光光谱结合化学计量学方法从定性与定量两方面对市售橙汁饮品的鉴别方法进行探究，研究结果可为市售橙汁饮品的鉴别与掺伪检测提供一种新的思路，也可为橙汁原料的品质控制提供一定的参考依据。

关键词荧光光谱；橙汁饮品；光谱检测；含量估测

中图分类号：O657.3文献标识码：ADOI：10.3964/j.issn.1000-0593(2014)08-2143-05

引言

橙汁饮品是世界消费群体最大的果汁饮品之一，市售的橙汁饮品主要包括100%橙汁与橙汁饮料两大类，两类饮品无论在制造成本还是营养品质上均存在明显差异。对于市售橙汁饮品的检测，最直接、最简便的方法是检测其橙汁含量，但与一般单体物质定量检测不同，如橙汁中葡萄糖、柠檬酸或维生素C含量的检测[1],橙汁成分本身属于成分复杂的天然混合产物，不便采用化学方法进行直接测量，检测精度也很难达到上述单体物质检测所能达到的精度，因此对于橙汁含量的标定，目前主要进行含量估测。检测方法的不完善加上相关行业标准的缺失，使得橙汁饮品掺伪问题时有发生。目前，对于橙汁饮品中橙汁含量的检测，可参考国家标准GB/T16771—1997[2]或GB/T12143—2008[3],其将可溶性固形物(SHC)、总磷、钾、氨基酸态氮、总D-异柠檬酸、L-脯氨酸和总黄酮等作为橙汁成分的特征指标，实测值经公式推导后估测得到样品中的橙汁含量。但是，国标检测方法的可靠性与稳健性目前仍存在争议[4,5],更重要的是，该方法存在样品化学处理过程繁琐、检测费时以及检测费用过于昂贵等缺陷，极大限制了其实际应用范围。同时，由于检测过程涉及过多的化学处理步骤，导致检测结果的重现性差。

虽然近年来国内外学者也陆续提出了如高效液相色谱法、缓冲剂检测、毛细管电泳等其他检测方法[6-8],但上述方法只在一定程度上减少化学分离步骤与降低检测成本，且均不利于橙汁饮品橙汁含量的快速、实时、在线检测的实现。荧光光谱分析法已成为分析过程中使用的重要手段，近年来在环境监测、医学检测与食品安全检测等领域逐渐得到广泛的应用[9-14]。通过采用基于荧光光谱法的主成分分析结合欧氏距离(PCA-ED)方法，可实现橙汁饮品的有效鉴别。同时，结合偏最小二乘回归(PLSR)方法建立橙汁饮品橙汁含量估测模型，可较准确地反映橙汁饮品中的橙汁含量，研究结果既可实现橙汁饮品的有效鉴别，也可为橙汁饮品中橙汁含量的快速、实时、在线监测的实现提供一种新思路。

1实验部分

1.1仪器和样品

实验设备：FLS920型稳态和时间分辨荧光光谱仪(Ed-inburghinstruments,Edinburgh);微量电子天平(MettlerToledo,Switzerland);赛特湘仪离心机(Saitexiangyi,TGL-16M,China);榨汁机(Philips,China)。

实验样品：(1)鲜榨橙汁，榨汁粗提纯后离心，转速1600r·min-1,温度16℃,时间10min