收藏本站
《江苏大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

植物油的亚油酸、亚麻酸红外光谱融合和模型优化方法的研究

颜辉  
【摘要】:红外波段的中红外(IR)和近红外(NIR)光谱用于定量研究具有分析速度快、无需预处理、无损等优点,在食品、农产品和制药等行业中有广泛应用。由于是一种间接测量技术,依赖特定的数学模型,因此如何提高预测模型的准确性、稳健性是光谱分析领域研究的热点。 食用油中亚油酸与亚麻含量与人类健康有密切关系,本文研究基于NIR和IR快速检测食用油中亚油酸和亚麻酸含量。为确保试验中样品具有良好的代表性,收集大量食用食用植物油样品,包括市场出售以及购买原料后自制油样。随机将食用植物油划分为预测集和校正集,数量分别是201和101。甲酯化后气相色谱分析亚油酸和亚麻酸含量。 采集样品的NIR和IR光谱,1阶导数和Autoscale对光谱进行预处理,PLS建模。结果显示,亚油酸以NIR光谱模型的预测精度高,亚麻酸以IR光谱效果好。将光谱分为10个区间,采用iPLS和siPLS方法建立模型,对于亚油酸和亚麻酸,均以siPLS方法的效果好。联合近红外光谱第7和10区间,取10个LVs时,亚油酸RMSECV和RMSEP分别为1.2443%和1.3493%。联合IR光谱第9、10区间,取9个LVs时,亚麻酸RMSECV和RMSEP分别为0.3148%和0.2940%。 奇异样本的消除对模型的稳健性和精度提高有重要意义。本文提出并验证基于蒙特卡罗交叉验证的、RMSECc和RMSEPm相结合的方法消除奇异样本,比单用其中一种方法更合理,优于杠杆值等方法,为建立稳健模型奠定基础。将光谱平均分为40个区间,采用蒙特卡罗策略,挑选1/3的区间建立PLS模型,共1000个,将RMSEC从大到小排序,取前20%,计算各区间出现的频率。选择出现低频率的区间,联合组成新光谱,建立PLS模型。结果显示蒙特卡罗方法能够在较小计算工作量的情况下找到最佳的区间组合,同时还能达到比前两者更好的模型预测精度。因此,是一种好的优选区间的方法。 采用两类方法消除光谱中无信息变量。其一是基于引入变量的无信息变量消除,包括UVE-PLS、UVE-GA-PLS、nUVEvote-PLS、MP-UVE-PLS。结果表明MP-UVE-PLS方法有高度的优选变量能力,大大的提高模型的精度和稳健性,是最好的方法。其二是基于蒙特卡罗的无信息变量消除方法为,包括LOO-UVE-PLS、MC-UVE-PLS、MCvar-UVE-PLS,结果表明本文提出的MCvar-UVE-PLS方法最佳。 探讨NIR和IR光谱融合技术问题。将两种光谱通过不同方式的连接,模型的预测精度比单一NIR或IR模型高,其中以近红外1阶微分光谱与IR光谱融合后的效果最好。3种融合连接的光谱经UVE-PLS消除无信息变量后,预测模型精度提高。特别是经MP-UVE-PLS方法能够消除大量的无信息变量,预测精度在本文中达到最佳。充分显示出两种光谱融合后起到相互补充作用,有利于建立高精度预测模型。对融合后的光谱采用小波压缩,大幅度降低变量数目。对尺度分别为2、4、8的压缩后光谱进行PLS建模,模型的精度差异不大,但均比未压缩的光谱模型高。对经小波压缩后光谱进行无信息变量消除,可消除大量变量,将优选出变量进行建模,其中尺度为2时较好,但不及对原谱进行变量优选的效果好,尺度为8时最差。因此,融合光谱能够提供更多信息,用于建模可以增加预测精度。 对干涉图进行小波消噪,然后傅里叶变换得到光谱图,比较前后的信噪比。对于直接透射空气的100%线,应用db3小波基消噪,可使信噪比(p-p)提高41.19%,信噪比(RMS)提高29%;对于聚苯乙烯,光谱峰位保持完好,谱形在低波数区与原始光谱一致,高波数区有细微差异。在弱信噪比(ATR附件,空气)试验中,小波消噪依然可行,但信噪比(P-P)提高的较少,最好的情况只有4.97%(db3小波基)。对于弱信噪比的油样试验(ATR附件),采用bior2.4小波基,能够保持谱形不变。因此,基于干涉图小波消噪策略,将有助于增加仪器的信噪比,从而提高光谱质量。提高信噪比能力与原始干涉图信号的信噪比强度有关,对于高信噪比信号的效果好,弱信噪比信号的效果差。 后续研究拟利用本文优选的敏感波长(波数),结合现代光电器件,制造价格低廉的光谱仪,将能更好的应用于实践;将干涉图小波消噪方法整合到FTIR光谱仪器中,评估、完善。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TS227

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张辉;吴迪;李想;石品艳;王思寒;冯凤琴;何勇;;近红外光谱快速检测食用油必需脂肪酸[J];农业工程学报;2012年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 文东东;基于光谱技术的牛肉新鲜度检测模型维护方法研究[D];华中农业大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范璐;王美美;杨红卫;杨福勤;吴娜娜;;傅里叶变换红外吸收光谱识别五种植物油的研究[J];分析化学;2007年03期
2 刘志宏;邓波;周玉荣;庞小峰;张晓春;;红外光谱预处理中去噪的研究[J];光谱实验室;2006年04期
3 闵顺耕,李宁,张明祥;近红外光谱分析中异常值的判别与定量模型优化[J];光谱学与光谱分析;2004年10期
4 刘蓉,陈文亮,徐可欣,邱庆军,崔厚欣;奇异点快速检测在牛奶成分近红外光谱测量中的应用[J];光谱学与光谱分析;2005年02期
5 郝勇;陈斌;朱锐;;近红外光谱预处理中几种小波消噪方法的分析[J];光谱学与光谱分析;2006年10期
6 蔡健荣;万新民;陈全胜;;近红外光谱法快速检测猪肉中挥发性盐基氮的含量[J];光学学报;2009年10期
7 林芬芳;陈祝炉;王珂;邓劲松;许红卫;;基于傅里叶变换红外光谱和siPLS-GA-PLS的水稻叶片氮素含量预测研究[J];红外与毫米波学报;2009年04期
8 褚小立,袁洪福,陆婉珍;近红外分析中光谱预处理及波长选择方法进展与应用[J];化学进展;2004年04期
9 刘智超;蔡文生;邵学广;;蒙特卡洛交叉验证用于近红外光谱奇异样本的识别[J];中国科学(B辑:化学);2008年04期
10 陈斌;邹贤勇;朱文静;;PCA结合马氏距离法剔除近红外异常样品[J];江苏大学学报(自然科学版);2008年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 代秀迎;红外光谱分析技术在食用植物油品质检测中的应用研究[D];江苏大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王洪,傅志红,彭玉成;聚合物合成及成型过程研究的近红外光谱技术[J];工程塑料应用;2002年10期
2 王国建;郭建龙;屈泽华;;碳纳米管的氨基化对环氧树脂力学性能的影响[J];工程塑料应用;2006年12期
3 王国建;鲍磊;程思;刘琳;;尼龙66/碳纳米管复合材料分散性与结晶性能的研究[J];工程塑料应用;2007年10期
4 王鑫;齐暑华;吴波;;PVC/WF发泡材料的性能研究[J];工程塑料应用;2010年11期
5 汪洋;PLS回归应用实例[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年03期
6 杨捷;宋继梅;方芳;;红外光谱法测定咖啡因的含量[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年01期
7 傅中;周运友;;聚乙烯酮偶氮颜料的合成与性能研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2007年04期
8 李学文;金兰淑;李涛;李鑫;林国林;;近红外无损检测技术在棕壤速效磷分析中的应用[J];安徽农学通报;2006年05期
9 张琪琪;万映秀;曹文昕;李炎;张平治;;小麦高代品系品质性状的近红外光谱分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年11期
10 黄晓荣,汪建来,赵竹,赵斌,吴新杰,黄诚;油菜样品前处理方法对近红外品质分析结果的影响[J];安徽农业科学;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 牛雪娟;刘景泰;孙雷;;基于小波变换的栅格点云多分辨率分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 吴静珠;刘翠玲;孙晓容;;支持向量机在近红外光谱检测技术中的应用研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 张威;白雁;王星;;近红外漫反射技术在快速测定连翘提取物中连翘苷含量的应用[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
4 李清玉;司民真;赵雷修;段志刚;王昆华;;三聚氰胺结石与疑似三聚氰胺结石的红外光谱分析[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
5 唐晋力;曹丽;;有机溶液近红外光谱定量分析的温度校正方法[A];中国仪器仪表学会第十三届青年学术会议论文集[C];2011年
6 陈斌;陆道礼;;近红外光谱仪器的应用现状和展望[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 代芬;黄冠勇;洪添胜;;基于光谱技术的砂糖橘品质无损检测方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 刘洁;李小昱;王为;李培武;肖武;张军;周竹;;基于近红外光谱的板栗蛋白质检测方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
9 张海云;王伟;赵松玮;刘巧巧;彭彦昆;;基于近红外光谱的生鲜猪肉水分无损快速检测研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 田潇瑜;彭彦昆;马世榜;徐杨;牛力钊;;利用VIS/NIR反射光谱预测并评价牛肉嫩度[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈祯;基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D];华中科技大学;2010年
2 尹浩;地中海贫血筛查指标的FTIR/ATR光谱分析方法研究[D];暨南大学;2010年
3 黄富荣;人体血液胆固醇、甘油三酯近红外光谱无试剂分析方法研究[D];暨南大学;2010年
4 李春雨;典型危险废物在两段式回转窑焚烧系统内的热处置和结渣特性研究及其应用[D];浙江大学;2011年
5 花月芳;基于太赫兹时域光谱技术的农药定性和定量分析[D];浙江大学;2010年
6 包鑫;稳健回归技术及其在光谱分析中的应用[D];浙江大学;2010年
7 郭俊先;基于高光谱成像技术的棉花杂质检测方法的研究[D];浙江大学;2011年
8 廖宜涛;基于图像与光谱信息的猪肉品质在线无损检测研究[D];浙江大学;2011年
9 邵咏妮;水稻生长生理特征信息快速无损获取技术的研究[D];浙江大学;2010年
10 徐惠荣;基于可见/近红外光谱的水果糖度检测模型优化及应用研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
3 余安;花生粕中植酸的提取及纯化研究[D];华中农业大学;2010年
4 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
5 刘帅男;机织物规格要素与其光泽性能的关系研究[D];浙江理工大学;2010年
6 万容兵;载体表面化学组成对蛋白质吸附行为的影响[D];浙江理工大学;2010年
7 侯婷婷;羧酸桥联的铜—稀土杂多核配合物的合成和研究[D];浙江理工大学;2010年
8 何文;近红外漫反射光谱结合PLS-ANN算法对药物有效成分的定量分析测定[D];郑州大学;2010年
9 王晓东;基于红外吸收型CO_2浓度分析仪设计[D];郑州大学;2010年
10 侯黎黎;聚丙烯蜡接枝与乳化研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴立军;尤瑜生;冯典英;毛如增;王永连;;近红外光谱法测定ABS/PC材料的共混比[J];工程塑料应用;2006年10期
2 罗笑冰,王宏强,黎湘;模型转移概率自适应的交互式多模型跟踪算法[J];电子与信息学报;2005年10期
3 褚小立,袁洪福,陆婉珍;普鲁克分析用于近红外光谱仪的分析模型传递[J];分析化学;2002年01期
4 张琳;张黎明;李燕;刘丙萍;胡兰萍;王俊德;;正交信号校正用于傅里叶变换红外光谱的模型传递[J];分析化学;2005年12期
5 田高友;褚小立;袁洪福;陆婉珍;;小波变换-分段直接校正法用于近红外光谱模型传递研究[J];分析化学;2006年07期
6 王菊香;李华;邢志娜;郭恒光;;小波多尺度分段直接校正法用于近红外光谱模型传递的研究[J];分析化学;2011年06期
7 聂聪;谢复炜;赵乐;彭斌;杨俊;张悠金;邵利民;;卷烟辅材参数与有害成分释放量的多元模型的建立、传递和验证[J];分析化学;2011年11期
8 董学锋;戴连奎;;基于高斯函数卷积的色散型拉曼光谱仪温度校正[J];分析化学;2012年03期
9 邢志娜;王菊香;申刚;刘洁;叶勇;;近红外光谱分析模型传递简易方法研究[J];分析科学学报;2011年01期
10 伍林,欧阳兆辉,曹淑超,易德莲,孙少学,刘峡;拉曼光谱技术的应用及研究进展[J];光散射学报;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 胡晓军;刘森;安鸣;;花椒籽油精炼工艺的试验研究[J];农业工程学报;2012年S1期
2 程正载;龚凯;罗灿;张卫星;高松;吕早生;胡杰;;食用油与人体健康[J];化学教学;2014年11期
3 李河;林勤保;郭捷;王蓉珍;张林;;近红外光谱技术及其在液态食品上应用的研究进展[J];食品工业科技;2013年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 汪成龙;基于多源信息融合的马铃薯分级无损检测方法研究[D];华中农业大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 任惠芳;复混肥中氮磷钾养分的近红外定量分析和特征波长选择[D];新疆农业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 柴丽娜,齐小明;几种冬小麦幼苗转化酶活性与抗旱性关系的初探[J];北京农学院学报;1999年02期
2 齐小明,张录达,柴丽娜;主成分──逐步回归法在近红外光谱定量分析中应用的研究[J];北京农学院学报;1999年02期
3 韩璞,张君,董泽,潘笑;汽轮机振动信号的最优小波包基消噪与检测[J];动力工程;2005年01期
4 赵环环,胡跃高,赵其波,张鹏;近红外光谱分析技术在黑麦草粉粗蛋白测定中的应用[J];动物营养学报;2001年04期
5 戎丽霞;基于最优小波包基的信号去噪算法[J];德州学院学报(自然科学版);2005年02期
6 何锡文,陈鼎,杨万龙,张贵珠,于贵英,史慧明;傅里叶变换技术在紫外可见光谱区的应用[J];分析化学;1994年01期
7 卢小泉,莫金垣;分析化学计量学中的新方法─—小波分析[J];分析化学;1996年09期
8 蔡文生,邵学广,赵贵文,张懋森;遗传算法及其在分析化学中的应用[J];分析化学;1997年02期
9 闵顺耕,谢秀娟,周学秋,李力,严衍禄;近红外漫反射光谱的小波变换滤波[J];分析化学;1998年01期
10 褚小立,袁洪福,王艳斌,陆婉珍;遗传算法用于偏最小二乘方法建模中的变量筛选[J];分析化学;2001年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 常敏;应用红外光谱技术进行牛奶成分检测的研究[D];天津大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾玉明;;碳钢板坯转用充当模型优化系统的开发实践[J];世界钢铁;2010年06期
2 蒋建平,李建华;建立电槽评价模型优化除槽[J];中国氯碱;1998年09期
3 沈忠士,王希龄;创新数学模型优化过程控制[J];钢铁研究;1995年02期
4 金菊良;杨晓华;张国桃;魏一鸣;;非线性环境模型优化的一种数值方法[J];环境科学进展;1997年S1期
5 周能辉;谢辉;赵华;陈韬;秦静;;基于模型优化的HCCI燃烧规律[J];燃烧科学与技术;2009年03期
6 宋俞成;马贞;孙德林;刘文金;;基于家具试验的有限元模型的建立与优化[J];木材加工机械;2013年06期
7 饶雨泰;杨凡;;基于流量控制的油田设备信息控制模型优化[J];油气田地面工程;2014年04期
8 朱大洲;孟超英;屠振华;庆兆珅;籍保平;严衍禄;潘立刚;;不同类型近红外模型在苹果汁检测中的应用[J];农业工程学报;2009年S2期
9 陈家昶;严维源;叶枫;;连铸二冷配水比例调节控制模型优化[J];连铸;2003年03期
10 王毅;陈斌;颜辉;周志琴;胡永光;;茶叶咖啡碱含量近红外光谱定量分析模型优化[J];光谱仪器与分析;2009年Z1期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 王威;蓝伯雄;;企业资源优化模型系统的分析与实现[A];全国第十届企业信息化与工业工程学术年会论文集[C];2006年
2 刘运华;;加热炉C方式烧钢模型优化研究[A];2005中国钢铁年会论文集(第4卷)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 孔祥松;快速、低成本间歇过程无模型优化方法研究[D];浙江大学;2011年
2 颜辉;植物油的亚油酸、亚麻酸红外光谱融合和模型优化方法的研究[D];江苏大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 洪志强;基于视点依赖的模型优化技术及应用[D];江苏科技大学;2013年
2 曹继伟;复杂网络拓扑建模及模型优化研究[D];华中师范大学;2006年
3 梁家杰;白砂糖近红外漫反射光谱分析的模型优化与稳定性[D];暨南大学;2009年
4 胡润文;脐橙品质近红外光谱分析模型传递方法的研究[D];华中农业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026