近紅外光譜法快速檢測大豆磷脂

◎ 馬 莉，孫日飛，劉超群

（中儲糧鎮(zhèn)江糧油有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

大豆加工企業(yè)為保證大豆磷脂的產(chǎn)品質(zhì)量，需要對大豆磷脂的質(zhì)量變化定時(shí)、定期監(jiān)測，而現(xiàn)行的大豆磷脂常規(guī)成分檢測，普遍采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)化學(xué)分析法。目前，實(shí)驗(yàn)室常檢測的大豆磷脂水分、酸值、己烷不溶物、丙酮不溶物4個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)[1]，實(shí)驗(yàn)過程耗時(shí)至少需要5 h，生產(chǎn)加工過程中不能在第一時(shí)間得到檢測結(jié)果且檢測成本較高，而利用先進(jìn)的檢測儀器，開發(fā)大豆磷脂技術(shù)指標(biāo)的在線快速檢測技術(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)分析出樣品成分值，第一時(shí)間為生產(chǎn)加工過程提供質(zhì)量數(shù)據(jù)參考，有利于加快大豆磷脂檢測速度，提高質(zhì)量管理工作效率。

1 材料與方法

1.1 材料

材料：大豆磷脂、保鮮膜。

1.2 儀器及器具

近紅外光譜儀，型號為Perten DA7200。

1.3 測量原理

近紅外光譜定量分析技術(shù)又稱黑匣子分析技術(shù)，是一種間接的測量方法，即通過對樣品光譜和其質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立預(yù)測模型，然后通過預(yù)測模型和未知質(zhì)量參數(shù)的樣品光譜來預(yù)測樣品的組成和性質(zhì)，測量原理如圖1所示。

圖1 近紅外光譜定量分析技術(shù)示意圖

1.4 數(shù)據(jù)測量與定標(biāo)過程

1.4.1 數(shù)據(jù)的測量

從大豆磷脂生產(chǎn)車間取500 g待測樣品，將準(zhǔn)備好的大豆磷脂樣品在瓶內(nèi)混合均勻，使用小型掃描分析盤，盤內(nèi)用保鮮膜鋪平覆蓋底部，將樣品均勻倒入樣品分析盤中，然后采用Perten DA7200近紅外光譜儀（光譜范圍采集在950～1 650 nm）對混合均勻的大豆磷脂樣品在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行光譜采集[2]，光譜采集如圖2所示。

圖2 濃縮磷脂樣品近紅外原始光譜圖

1.4.2 定標(biāo)過程

收集了105個(gè)大豆磷脂樣品，校正模型對大豆磷脂中水分、酸值、己烷不溶物、丙酮不溶物含量預(yù)測效果分析校正建立后[3]，利用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行定標(biāo)模型的創(chuàng)建，使用偏最小二乘法（PLS）對校準(zhǔn)曲線回歸，采用一階求導(dǎo)+SNV光譜預(yù)處理方法，進(jìn)一步來優(yōu)化校準(zhǔn)模型，然后采用常規(guī)驗(yàn)證的方法對所建立的模型預(yù)測效果進(jìn)行驗(yàn)證。

2 結(jié)果與分析

大豆磷脂在加工過程中，涉及的技術(shù)指標(biāo)為水分及揮發(fā)物、己烷不溶物、丙酮不溶物、酸價(jià)等，GB/T 23878-2009《飼料添加劑 大豆磷脂》中規(guī)定水分及揮發(fā)物≤1.0%，己烷不溶物≤1.0%，丙酮不溶物≥55.0%，酸價(jià)≤30.0 mg/g，現(xiàn)對此4項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)國標(biāo)法檢測結(jié)果與近紅外快速檢測進(jìn)行分析。

2.1 水分及揮發(fā)物

大豆磷脂水分及揮發(fā)物技術(shù)指標(biāo)在0.0%～1.0%，通過國標(biāo)法和近紅外快速法檢測結(jié)果見表1。

表1 大豆磷脂水分及揮發(fā)物國標(biāo)法和近紅外快速法檢測結(jié)果比較值表

由表1可計(jì)算出國標(biāo)法與近紅外快速法平均差值為-0.005%，差值標(biāo)準(zhǔn)差為0.047。

將國標(biāo)法和近紅外快速法用配對實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行兩樣本t檢驗(yàn)得出tD=0.436＜t0.05,19=2.09（查t分布得出），故國標(biāo)法和近紅外快速法測定結(jié)果是一致的，無顯著性差異。

2.2 己烷不溶物

大豆磷脂己烷不溶物技術(shù)指標(biāo)在0.0%～1.0%，通過國標(biāo)法和近紅外快速法檢測結(jié)果，見表2。

表2 大豆磷脂己烷不溶物國標(biāo)法和近紅外快速法檢測結(jié)果比較值表

由表2可以計(jì)算出國標(biāo)法與近紅外快速法平均差值為0.009%，差值標(biāo)準(zhǔn)差為0.046。

將國標(biāo)法和近紅外快速法用配對實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行兩樣本t檢驗(yàn)得出tD=0.877＜t0.05,19=2.09（查t分布得出），故國標(biāo)法和近紅外快速法測定結(jié)果是一致的，無顯著性差異。

2.3 丙酮不溶物

大豆磷脂丙酮不溶物技術(shù)指標(biāo)在55.0%～70.0%，通過國標(biāo)法和近紅外快速法檢測結(jié)果，見表3。

表3 大豆磷脂丙酮不溶物國標(biāo)法和近紅外快速法檢測結(jié)果比較值

由表3可以計(jì)算出國標(biāo)法與近紅外快速法平均差值為0.064%，差值標(biāo)準(zhǔn)差為0.301。

將國標(biāo)法和近紅外快速法用配對實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行兩樣本t檢驗(yàn)得出tD=0.944＜t0.05,19=2.09（查t分布得出），故國標(biāo)法和近紅外快速法測定結(jié)果是一致的，無顯著性差異。

2.4 酸價(jià)

大豆磷脂酸價(jià)技術(shù)指標(biāo)在20.0%～30.0%，通過國標(biāo)法和近紅外快速法檢測結(jié)果見表4。

表4 大豆磷脂酸價(jià)國標(biāo)法和近紅外快速法檢測結(jié)果比較值表

由表4可以計(jì)算出國標(biāo)法與近紅外快速法平均差值為-0.096%，差值的標(biāo)準(zhǔn)差為0.216。

將國標(biāo)法和近紅外快速法用配對實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行兩樣本t檢驗(yàn)得出tD=1.978＜t0.05,19=2.09（查t分布得出），故國標(biāo)法和近紅外快速法測定結(jié)果是一致的，無顯著性差異。

3 結(jié)語

通過建立預(yù)測模型對大豆磷脂的水分、酸值、己烷不溶物、丙酮不溶物含量進(jìn)行測定，并與國標(biāo)方法進(jìn)行對比，用近紅外光譜法快速檢測大豆磷脂的方法可行，該法分析快速簡便、結(jié)果準(zhǔn)確，與傳統(tǒng)手工實(shí)驗(yàn)方法相比將大大提高了檢測效率。