基于太赫兹时域光谱技术的奶粉添加剂检测研究

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食品添加剂使用过量会严重危害人体健康。THz光谱检测技术是一种新兴的光谱检测技术，其波长介于红外和电磁波之间，具有其独特的优势。以奶粉中的三聚氰胺、面粉中的苯甲酸为研究对象，获取其THz光谱信息，并对提取的吸收系数、消光系数、折射率等不同的THz光学参数进行建模，验证了THz光谱检测技术对食品添加剂检测的可行性，并取得了较好效果。此外，对带有包装袋的样品进行检测，最终建立了较好的检测模型。主要研究结果及结论如下：（1）本文首先优化样品制备过程，探讨了不同样品压片厚度对THz光谱检测影响分析，得出奶粉样品厚度 1mm 左右可以获得最佳的检测效果。对于较难压片的样本，添加高密度聚乙烯有利于样品压片，并且对样品的干扰很小。以纯品奶粉、面粉、葛粉以及添加剂三聚氰胺、苯甲酸、甜蜜素等为研究对象，对其纯品的THz光学参数进行对比，分析了不同添加剂样品的THz光谱与其组分之间的相互关系，探讨THz光谱对其检测的可行性。（2）本文以掺杂三聚氰胺的奶粉样品为研究对象，探讨不同的THz光学参数的建模效果，分别利用吸收系数、消光系数、折射率等三种参数建模，采用连续投影算法（SPA）和无信息变量消除（UVE）进行波段筛选后，建立偏最小二乘（PLS）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）回归模型，并对比分析了六种模型的优劣，结果表明：三种参数都有较好的建模效果，采用吸收系数建立的UVE-LSSVM模型效果最优，预测集的相关系数和均方根误差分别为0.996、0.5%。 (3)本文采用透射式的太THz光谱检测方式，探讨带包装样品的检测方法。首先测定6种不同高分子材料的THz光学特性，以掺杂三聚氰胺的奶粉样品为研究对象，探索样品在带包装情况下检测的可行性。选用聚乙烯包装材料和PP高分子包装材料进行实验，包装厚度分别为1mm和3mm，实验验证了THz对带包装样品检测的可行性，建立的SPA-LS-SVM模型效果最佳；针对带有聚乙烯包装材料的样品，经过平滑预处理后建立的SPA-LS-SVM数学模型预测结果最优，预测均方根误差为0.80%；带有PP高分子包装材料样品，经过多元散射校正和归一化预处理后的SPA-LS-SVM模型的效果最佳，预测均方根误差为1.10%。实验结果表明利用 THz 光谱检测技术对食品中添加剂的检测和带包装袋食品检测是可行的，研究为带包装袋的食品的安全检测提供了理论指导和技术支持。

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作者
胡军;
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作者单位

华东交通大学;

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授予单位华东交通大学;
学科仪器科学与技术
授予学位硕士
导师姓名刘燕德;
年度 2018
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类
关键词
太赫兹; 时域; 光谱技术; 奶粉; 添加剂;

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