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《吉林大学》 2010年
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近红外光谱分析技术在发酵工艺中的应用研究

郭伟良  
【摘要】: 近红外(NIR)光谱分析技术由于具有无前期样品预处理程序、无需损坏样品、无需大量有机化学试剂、分析速度快、成本低、可多组分同时测定、在光纤探头的辅助应用下可实现在线检测和反馈控制等众多的优点,其伴随着计算机科学的快速发展而逐渐得到完善和广泛应用的绿色环保分析技术。 NIR技术具有众多优点的同时,也存在固有的弱点,由于其主要检测的是分子振动倍频,信号比较弱,在涉及到水溶液的检测过程受水的严重干扰,同时NIR光谱技术是一种间接的分析技术,建立稳健性好,泛化能力强和预测能力强的校正模型是关键,本文考察了不同的光谱预处理方法,包括卷积平滑(Savitzky-Golay)、快速傅立叶变换光滑(Fast Fourier Transform Smoothing)、一阶导数(First Order Derivative)、二阶导数处理(Second Order Derivative),标准正态变换(Standard Normal Variate)和小波变换(Wavelet Transform)等光谱预处理方法对样品的NIR光谱进行预处理时,去除光谱中随机噪声和提取有效信息的效果。采用蒙特卡罗偏最小二乘法(MCPLS)识别异常样本。分别尝试采用偏最小二乘法(PLS)和径向基神经网络(RBFNN)法建立模型,采用可移动窗口法筛选两种模型的波长变量,并以逼近度(Da)为指标,对两种模型的建模参数进行了优化。 本文将NIR分析技术应用到发酵工艺分析领域。主要包括三方面的内容: (1)采用NIR光谱技术同时快速无损检测蛹虫草发酵产品蛹虫草菌丝体粉末样品中腺苷、蛋白质、多糖和虫草酸含量,以有效评价蛹虫草发酵产品质量,可推广应用于蛹虫草优良菌种的筛选和发酵条件优化等领域。 (2)采用NIR光谱技术实时监测蛹虫草发酵过程中发酵液中生物量、胞内多糖、胞外多糖、虫草酸、腺苷和葡萄糖含量。为蛹虫草发酵工艺优化,参数自动控制和提高蛹虫草发酵水平做铺垫,同时也为NIR光谱技术在真菌发酵工艺实时监测中的应用进行可行性探索。 (3)采用NIR光谱技术实时监测乳酸乳球菌发酵过程中发酵液中乳链菌肽效价、葡萄糖含量、pH和生物量,为NIR光谱技术在细菌发酵工艺优化和自动控制做铺垫。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ920.6

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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7 记者 刘宇鑫 刘冕 王东亮;3万公里地下管线收进数据库[N];北京日报;2007年
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7 淡图南;基于光谱分析的燃油组分检测技术研究[D];浙江大学;2011年
8 孙通;梨可溶性固形物和酸度的可见/近红外光谱静态和在线检测研究[D];浙江大学;2011年
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4 张华秀;近红外光谱法快速检测牛奶中蛋白质与脂肪含量[D];中南大学;2010年
5 李有志;三倍体毛白杨NIR预测及制浆造纸性能评估[D];北京林业大学;2011年
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7 王冰;近红外光谱法快速定量分析八角茴香中莽草酸[D];吉林大学;2010年
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