基于傅里叶变换红外光谱技术的番茄抗氧化水平检测

论文摘要

本文主要应用傅里叶变换红外光谱技术,对番茄的抗氧化水平进行了快速而系统的检测。这里抗氧化水平代表抗氧化组分与抗氧化活性参数,其中抗氧化组分包括类黄酮,番茄红素,总酚及抗坏血酸；抗氧化活性参数包括FRAP值,DPPH自由基清除率及CLA抗氧化活性率。低剂量短波紫外线处理（UV-C）,不同贮藏时间以及超低温真空冻干处理被用来拉开番茄的抗氧化水平梯度及减小水分的影响。运用傅里叶变换光谱仪采集光谱,将波数为400 cm-1至7000 cm-1的光谱进行平滑（SG）、基线校正（BOC）、变量标准化变换（SNV）、面积归一化（AN）、噪声引进（NA）、一阶求导（1stDer）等预处理,继而用波峰选取化学参照（PFCR）及主成分分析法（PCA）来减少（压缩）数据,PCA同时还用于对番茄的辐照剂量及贮存时间的定性聚类分析。运用偏小二乘（PLS）及最小二乘支持向量机（LS-SVM）对番茄的抗氧化组分类黄酮、番茄红素、总酚、抗坏血酸的含量以及对抗氧化水平FRAP值、DPPH自由基清除率、CLA抗氧化活性率建模预测,用相关系数R及均方根误差RMSE对所得结果进行评价。结果表明：PCA聚类分析对番茄的UV-C处理剂量及贮藏时间显示了明显的聚类效果,可以用于定性定量判别。对抗氧化成分的定量预测上,类黄酮、番茄红素和总酚取得较好的预测效果,Rp分别达0.8649、0.8928和0.7592;RMSEP分别为1.3585、1.2466和1.8903。抗坏血酸预测结果不佳。对总抗氧化水平预测中FRAP值的预测结果为Rp=0.8963, RMSEP=0.6466; DPPH自由基清除率Rp=0.9111, RMSEP=1.8172;对CLA抗氧化率的预测结果不佳。本论文研究表明运用傅里叶变换红外光谱技术可以相对简便快速准确的对番茄的抗氧化活性进行预测。

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缩略词表

第一章绪论

1.1 前言

1.2 红外光谱技术原理及研究进展

1.3 光谱技术在番茄成分预测上的研究进展

1.4 番茄抗氧化指标及其传统测量方法

1.4.1 类黄酮化合物

1.4.2 番茄红素

1.4.3 总酚含量

1.4.4 抗坏血酸含量

1.4.5 番茄抗氧化水平参数—FRAP值

1.4.6 番茄抗氧化水平参数—DPPH自由基清除率

1.4.7 番茄抗氧化水平参数—CLA抗氧化活性率

1.5 课题主要内容及创新点

第二章材料与方法

2.1 技术路线

2.2 材料与设备

2.2.1 番茄样本及抗氧化梯度处理

2.2.2 化学参考值的测量

2.2.3 光谱仪与数据处理平台

2.4 光谱数据采集

2.5 光谱数据预处理方法

2.5.1 平滑处理

2.5.2 基线校正

2.5.3 标准正态变量变换

2.5.4 归一化处理

2.5.5 噪声引进

2.5.6 求导处理

2.6 数据提取压缩

2.6.1 峰谷寻找及化学参照法

2.6.2 主成分分析

2.7 化学计量学建模方法

2.7.1 偏最小二乘法

2.7.2 最小二乘支持向量机法

2.8 模型评价

2.9 本章小结

第三章短波紫外处理剂量及贮藏时间的快速检测

3.1 UV-C处理在果蔬保鲜上的应用及其快速检测意义

3.2 PCA聚类分析对UV-C处理剂量以及贮藏时间的判别

3.3 本章小结

第四章番茄抗氧化活性物质含量预测

4.1 类黄酮含量建模预测

4.1.1 类黄酮化学参考值分析

4.1.2 类黄酮红外光谱建模结果

4.2 番茄红素含量建模预测

4.2.1 番茄红素化学参考值分析

4.2.2 番茄红素红外光谱建模结果

4.3 总酚含量建模预测

4.3.1 总酚含量化学参考值分析

4.3.2 总酚含量红外光谱建模结果

4.4 抗坏血酸含量快速预测

4.4.1 抗坏血酸含量化学参考值分析

4.5 本章小结

第五章番茄抗氧化活性参数快速检测

5.1 FRAP抗氧化活性值预测

5.1.1 抗氧化水平FRAP值分析

5.1.2 抗氧化活性FRAP值红外光谱建模结果

5.2 DPPH自由基清除率预测

5.2.1 DPPH自由基清除率化学值分析

5.2.2 DPPH自由基清除率红外光谱建模结果

5.3 CLA抗氧化活性率快速预测

5.3.1 CLA抗氧化率化学参考值分析

5.3.2 CLA抗氧化活性率红外光谱建模结果

5.4 本章小结

第六章结论与展望

6.1 主要研究结论

6.2 主要创新点

6.3 进一步研究展望

参考文献

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