论文题目: 直链淀粉检测方法与技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 农业电气化与自动化
作者: 张巧杰
导师: 王一鸣
关键词: 直链淀粉,谷物,比色法,近红外光谱法,遗传算法,小波,波长选择
文献来源: 中国农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 直链淀粉含量影响着食品的食用品质和外观品质,与食品安全息息相关,并且具有广泛的工业用途。研究直链淀粉检测方法与技术,对提高我国粮食的市场竞争力具有重要意义。特别是在我国加入WTO后,研究工作显得更加重要。在这样的背景下,本文研究了标准碘比色法和近红外光谱法两种分析方法的直链淀粉含量检测技术,并设计研制了基于比色原理的直链淀粉检测装置,主要研究内容如下: 1.研制开发了基于比色原理的直链淀粉检测装置。光源选用单波长激光光源,解决了分光系统得到的单色光的纯度和强度的矛盾关系。激光光源单色性好,减小了非单色光引起的对朗伯—比尔定律的偏离,光强度高,采用脱脂与不脱脂的前处理方法,都能保证测量精度。 2.设计并实现了直链淀粉检测装置软件系统。该系统具有串口通讯,控制检测过程,显示检测数据,建立标准工作曲线,预测未知样品直链淀粉含量等功能。 3.对直链淀粉检测装置进行了性能分析研究。通过大量的性能试验验证了直链淀粉检测装置准确度、精密度高,稳定性好,测定结果受温度的影响不明显。与农业部谷物品质监督检测测试中心使用的仪器进行性能对比研究,结果表明:用实验室标准方法(脱脂),直链淀粉检测装置能保证检测精度。与美国O-Ⅰ公司的FS-Ⅳ化学自动分析仪进行性能对比分析,结果表明,采用不脱脂的前处理方法,直链淀粉检测装置也能保证检测精度,其性能和国外同类仪器性能相当。 4.对直链淀粉近红外光谱特征波长选择问题,提出了一种基于小波变换的波长选择方法,该算法不仅考虑了浓度矩阵对波长选择的影响,且由于把小波分解结构中的高频系数全部滤除,避免了高频噪声的干扰,减小了建模和预测运算时间,使得PLS-LOO-CV预测值与标准值的相关系数R得以提高,交叉验证标准差SECV、预测标准差SEP得以减小。 5.分别应用六种波长选择方法:相关系数法、方差分析法、相关成分分析法、无信息变量消除法、遗传算法、小波变换法对直链淀粉近红外光谱进行了实例比较分析。结果表明,这六种方法都能减小建模波长点数,提高校正模型的精度,增强校正模型的预测能力。其中,相关矩阵分析法效果最好,小波变换法选择的波长点数最少,且建模效果和预测能力较好。 6.针对国外稻米直链淀粉近红外光谱模型不适合中国稻米的问题,以中国主要产稻区的典型品种为研究对象,建立了糙米粉直链淀粉近红外光谱模型,该模型可用于实际样品检测。在此基础上,针对用糙米粉测定直链淀粉含量,样品需碾磨,测定后的样品不能用于育种,研究建立了单粒糙米种子、糙米的直链淀粉近红外光谱模型,这两个模型可用于育种部门进行材料初选。 7.用本文设计研制的直链淀粉检测装置,通过比色法测定了小麦、玉米、小米、大麦、高粱、绿豆等谷物的直链淀粉含量,并和农科院品种资源所测定结果进行了对比,结果表明,测定结果准确可靠。在此基础上,建立了小麦、玉米直链淀粉近红外光谱模型,该模型精度高,预测能力强,比色法和近红外光谱法测定结果没有明显差异。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 研究的目的和意义
1.2 直链淀粉及其检测方法
1.2.1 直链淀粉与支链淀粉的差异
1.2.2 直链淀粉检测方法
1.3 国内外直链淀粉检测技术研究现状
1.3.1 国外直链淀粉检测技术的研究现状
1.3.2 国内直链淀粉检测技术的研究现状
1.3.3 存在的问题
1.4 研究内容与方法
第二章 基于比色原理的直链淀粉检测方法与技术研究
2.1 引言
2.2 比色法基本原理
2.2.1 朗伯-比尔定律
2.2.2 朗伯-比尔定律误差分析
2.3 直链淀粉检测装置硬件系统设计
2.3.1 硬件系统组成
2.3.2 光电检测单元
2.3.3 进样器
2.3.4 模拟输入模块7012
2.3.5 信号标准电位转换模块
2.4 直链淀粉检测装置软件系统
2.5 本章小结
第三章 直链淀粉检测装置性能分析研究
3.1 引言
3.2 直链淀粉检测装置稳定性影响因素分析
3.2.1 非单色光的影响
3.2.2 杂散光的影响
3.2.3 温度的影响
3.3 直链淀粉检测装置性能试验分析
3.3.1 试验方法
3.3.2 分析方法
3.3.3 试验设置
3.3.4 试验数据与分析
3.4 直链淀粉检测装置与其他同类仪器性能对比分析
3.4.1 与美国O-I公司的化学自动分析仪性能对比分析
3.4.2 与TU-1800紫外可见分光光度计性能对比分析
3.5 本章小结
第四章 基于近红外光谱分析的直链淀粉检测方法研究
4.1 引言
4.2 近红外光谱分析理论
4.2.1 近红外光谱分析的理化基础
4.2.2 近红外光谱分析预处理方法
4.2.3 近红外校正模型的建立方法
4.2.4 模型的评价指标
4.3 样品数据集
4.4 光谱预处理对模型的影响
4.5 直链淀粉近红外光谱波长选择方法研究
4.5.1 相关系数法
4.5.2 方差分析法
4.5.3 相关成分分析法
4.5.4 无信息变量消除法
4.5.5 遗传算法
4.5.6 小波变换法
4.5.7 六种波长选择方法分析比较
4.6 模型的预测能力
4.7 本章小结
第五章 谷物直链淀粉含量测定及结果分析
5.1 引言
5.2 小麦直链淀粉含量测定
5.2.1 比色法测定小麦直链淀粉含量
5.2.2 近红外光谱分析法测定小麦直链淀粉含量
5.3 玉米直链淀粉的含量测定
5.3.1 比色法测定玉米直链淀粉含量
5.3.2 近红外光谱分析法测定玉米直链淀粉含量
5.4 稻米的直链淀粉含量测定
5.4.1 近红外光谱分析法测定单粒稻米直链淀粉含量
5.4.2 近红外光谱分析法测定糙米直链淀粉含量
5.5 其它谷物的直链淀粉含量测定
5.6 本章小结
第六章 结论和建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
致谢
附录1
附录2
发布时间: 2005-07-18
参考文献
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