不同類別白菜傅立葉變換紅外光譜判別研究

李曉穎等

摘要 [目的]利用傅立葉變換紅外光譜（FTIR）技術(shù)對不同類別的白菜進(jìn)行判別區(qū)分分析。[方法]將不同類別的白菜打漿處理，經(jīng)冷凍真空干燥后結(jié)合FTIR技術(shù)對白菜溴化鉀壓片掃描，對中紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行DA聚類判別分析，并對模擬甲醛白菜樣品做預(yù)測判別分析。[結(jié)果]試驗得出，30個普通白菜、78個綠色白菜及30個模擬甲醛處理白菜建模樣品能有效地聚類分布在不同區(qū)域；預(yù)測4個模擬甲醛處理的白菜樣品都能準(zhǔn)確判別分布在甲醛白菜范圍內(nèi)，準(zhǔn)確率超過95%。[結(jié)論] 利用FTIR技術(shù)結(jié)合光譜數(shù)據(jù)的DA判別分析，能較準(zhǔn)確地對普通白菜、綠色白菜、模擬甲醛處理白菜進(jìn)行區(qū)分分析，并對抽樣驗證甲醛白菜的類別進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測判別。

關(guān)鍵詞 傅立葉變換紅外光譜；白菜；DA分析

中圖分類號 S634.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）13-04055-02

Abstract [Objective] To study a method for discriminate the different types of Chinese cabbages by Fourier Transform infrared spectroscopy. [Method] After the different types of Chinese cabbages were homogenated and then freezedried under vacuum， FTIR scan technology was applied to the KBr tablets of Chinese cabbages. The data of FTIR were analyzed via discriminant cluster analysis and the Chinese cabbage samples dealt with formaldehyde were distinguished. [Result] Due to research， it was shown that 30 samples of ordinary cabbages， 75 samples of green cabbages， and 30 samples of cabbages dealt of formaldehyde as the model data can be well distributed in three different areas respectively. Furthermore， the 4 samples of cabbages dealt of formaldehyde for prediction of type were judged correctly. The accuracy rate was more than 95%. [Conclusion] Combining FTIR technology with DA discriminant analysis for data， the ordinary， green and formaldehyde cabbages can be distinguished accurately as a model and the type of cabbage dealt of formaldehyde was predicted correctly.

Key words Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR）； Chinese cabbages； Discriminant analysis

白菜是十字花科葉用蔬菜，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和多種礦物質(zhì)。白菜耐儲存，是北方冬天重要的蔬菜之一。目前在市場上最常見的銷售大白菜主要有綠色大白菜以及普通大白菜，它們的價格往往差別較大，但很難用肉眼進(jìn)行區(qū)別。另外，據(jù)報道有個別不法商販為改善白菜外觀，延長白菜保質(zhì)期，采用甲醛稀釋溶液噴淋處理白菜，易造成潛在的食品安全問題[1]。為能有效區(qū)別這3類白菜，更好地促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品級別準(zhǔn)確分類，及時發(fā)現(xiàn)問題，保障食品安全，需要研究一種能根據(jù)白菜內(nèi)在化學(xué)成分不同而進(jìn)行聚類判別分析的方法。

傅立葉變換紅外光譜技術(shù)一般不需要對樣品進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)前處理，檢測分析所需樣品用量較少，對樣品無污染、無破壞[2]，獲得與化學(xué)結(jié)構(gòu)相關(guān)的信息量大。同時，由于該方法具有指紋特征分析、譜圖整體分析、宏觀推斷分析等特點，適合用于分析復(fù)雜化學(xué)組成體系[3]，如食品油脂[4]、大白菜營養(yǎng)成分[5]以及無機(jī)礦物[6]等都有研究報道，尤其在中藥鑒別真?zhèn)沃懈玫搅藦V泛應(yīng)用[7]。但利用紅外光譜技術(shù)結(jié)合DA判別分析的方法在食品分析中的研究報道仍然較少，特別是對白菜等農(nóng)產(chǎn)品的聚類判別分析很少報道。

綠色白菜、普通白菜以及模擬甲醛處理的白菜在化學(xué)組成及含量、各組分含量比例都存在一定差異，紅外光譜具有指紋細(xì)微的特征性，借助這種差異，可以運用DA判別分析方法對其紅外光譜進(jìn)行解析，實現(xiàn)這3類不同白菜的類別識別。筆者建立一種將樣品經(jīng)過簡單處理，然后通過傅立葉變換紅外光譜掃描獲得光譜數(shù)據(jù)，利用DA判別分析區(qū)分這3類白菜，并對模擬甲醛處理的白菜進(jìn)行預(yù)測判別的方法，以期為保障食品安全提供一定的參考技術(shù)方法。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品。

普通白菜：購于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)附近的超市和蔬菜市場。

綠色白菜：購于北京市朝陽區(qū)綠色有機(jī)蔬菜超市及專賣店。

1.1.2 主要儀器及試劑。

主要儀器：Spectrum 100傅立葉變換紅外光譜儀，美國Perkin Elmer；

FD1A50冷凍干燥機(jī)，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；YP2壓片機(jī)，上海山岳科學(xué)儀器有限公司；Sartorius Bsllos分析天平，北京賽多利斯天平有限公司；PH9030A干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；MilliQ超純水儀，美國密理博公司。主要試劑：KBr，J&K SCIENTIFIC LTD，光譜純99%；甲醛溶液，汕頭市西隴化工廠有限公司，分析純37%～40%。

3 結(jié)論

利用傅立葉紅外光譜掃描，收集不同波數(shù)下綠色白菜、普通白菜及甲醛處理白菜的紅外光譜吸收值，通過DA判別分析，可有效地將這3類白菜聚類區(qū)分在3個不同區(qū)域，形成各自的建模聚集區(qū)，區(qū)分效果好。甲醛白菜抽樣的類別判斷驗證試驗表明，抽取的甲醛處理白菜樣品都能聚類在甲醛白菜建模聚集區(qū)附近，能明顯與其他2類白菜區(qū)分開，判斷類別的準(zhǔn)確性在95%以上，判別結(jié)果準(zhǔn)確性好，能夠用于白菜類別的預(yù)測判斷分析，為保障食品安全提供了一種有效的參考方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 付麗麗.“甲醛白菜”之憂[N].大眾科技報，2012-05-15（03）.

[2] 易時來，鄧烈，何紹蘭.FTIR光譜結(jié)合系統(tǒng)聚類分析的甜橙樹苗鑒別研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2012，11（32）：3006-3009.

[3] 姜科，孔黎春，余鵬，等.不同花生品種的紅外光譜分析[J].光譜實驗室，2008，25（4）：550-553.

[4] ROHMAN A，CHE MAN Y B.Fourier transform infrared（FTIR）spectroscopy for analysis of extra virgin olive oil adulterated with palm oil [J].Food Research International，2010，43：886-892.

[5] 金同銘，劉玲，唐曉偉，等.用近紅外光譜法測定大白菜的營養(yǎng)成分[J].華北農(nóng)學(xué)報，1994，9（4）：104-110.

[6] 武素茹，谷松海，馬德起，等.傅立葉變換紅外光譜法快速鑒別非金屬礦物中重?zé)V[J].冶金分析，2013，33（3）：35-38.

[7] 孫素琴，劉軍，周群，等.傅里葉變換紅外光譜和傅里葉變換拉曼光譜法無損鑒別藥材的真?zhèn)蝃J].分析化學(xué)，2002，30（2）：140-143.

[8] 孫素琴，湯俊明，袁子民，等.道地山藥紅外指紋圖譜和聚類分析的鑒別研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2003，23（2）：258-261.

[9] 李海濤，岳中花，張景然.高效液相色譜法檢測白菜中的甲醛[J].廣東化工，2012，39（16）：56-57.