引用本文:
曾薇,谭成森,苏元翠,等. 基于中红外光谱的含钩吻蜂蜜鉴别研究[J]. 光通信技术,2023,47(6):77-82.
曾 薇1,谭成森1,苏元翠1,曾 蕊1,华逸昇1,黎远鹏1*,黄富荣2,赵红霞3
(1.广西师范大学 物理科学与技术学院,广西 桂林 541004; 2.暨南大学 光电工程系,广州 510632;3.广东省科学院 动物研究所,广州 510260)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了探究一种快速、准确的含钩吻蜂蜜的检测方法,通过中红外(MIR)光谱仪采集了来自不同地区的216个无毒、含钩吻有毒的蜂蜜样品的MIR光谱图像,选取光谱图像的800~1 800 cm-1波段作为主要研究波段,应用主成分分析法并结合偏最小二乘回归(PLS-DA)算法建立有无钩吻鉴别模型,比较不同数据预处理方法的预测结果。仿真结果表明:经一阶导数预处理后建立的蜂蜜有无钩吻鉴别模型的鉴别效果最佳,鉴别准确率达到90.74%。
关键词:中红外光谱;钩吻毒素;有毒蜂蜜;鉴别
中图分类号:O433 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2023)06-0077-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2023.06.016
0 引言
蜂蜜作为一种营养丰富的天然甜味剂在世界范围内受到消费者的广泛喜爱,在某些情况下还作为一种有效的营养品[1]。然而,野生植物中含有的一些有毒物质经常被蜜蜂在采蜜时引入蜂蜜产品中,导致食物中毒事件发生。其中,钩吻是我国主要有毒蜜源之一。目前,国内外鉴别钩吻的方法有高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)[2]、薄层色谱法(TLC)[3]和气相色谱法(GC)[4]等。这些检测方法都需要事先对检测样品进行复杂的预处理;同时,这些方法检测过程缓慢,对样品具有一定的破坏性和污染性,且费用昂贵,在检测过程中使用的药品也有可能对分析人员的身体健康造成影响[5]。因此,需要研究一种快速、安全的检测方法来检测含钩吻的有毒蜂蜜。
中红外(MIR) 光谱中的光谱吸收带表示分子键和官能团的特征。这些光谱吸收带由分子的拉伸振动、弯曲振动和摆动振动引起,整个光谱可以作为给定化合物的指纹。因此,有毒蜂蜜的指纹特征可代表其整体化学成分,是检测有毒蜂蜜的重要依据。MIR光谱技术作为食品检测工具,其检测速度极快(可在1~2 m内完成)、使用简单,不仅能由非专业人员实施,还可以在测试中搜索出大量潜在的掺假物,无需样品制备,且测试过程中不产生污染。
因此,本文提出一种基于MIR光谱的含钩吻蜂蜜鉴别方法,能对含钩吻的有毒蜂蜜实现快速、准确的检测。
3 结束语
本文采集了216个来自不同产地的含钩吻的有毒、无毒蜂蜜样品光谱,发现含钩吻的有毒蜂蜜与无毒蜂蜜的MIR平均光谱基本重合,无明显差异,不能通过普通的光谱分析得出其中的差异。因此,本文建立MIR与PLS-DA、PCA等算法相结合的有毒蜂蜜检测模型,利用MIR光谱分析方法提取含有钩吻的有毒蜂蜜和正常无毒蜂蜜的光谱数据。实验结果表明:采用PLS-DA算法在800~1800 cm-1波段光谱的MIR波段建立有无钩吻毒素判别模型结果,经一阶导数预处理后建立PLS-DA算法模型的判别效果最佳,准确率可以达到90.74%,灵敏度和特异性分别为92.84%和88.89%,对含有钩吻的有毒、无毒蜂蜜可以有效地进行鉴别。下一步将在此基础上建立有毒蜂蜜样本库,增加样本来源的广泛性,包括不同地区、不同蜂蜜品种的蜂蜜和不同类型的蜜源植物等,增强PLS-DA算法模型对于不同类型有毒蜂蜜的鉴别能力。