[發(fā)明專(zhuān)利]一種熒光光譜結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)食品色素的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110302153.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102507516A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國(guó)慶;馬超群;吳亞敏;朱焯煒;朱拓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/64
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/64;G06N3/02
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于熒光光譜技術(shù)結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)食品色素的方法。

背景技術(shù)

食品色素是一類(lèi)常用的食品添加劑，被廣泛地用于食品工業(yè)及醫(yī)藥和化妝品生產(chǎn)中，以改善產(chǎn)品的色澤，提高其感官質(zhì)量。食品色素多以苯、甲苯、萘等化工產(chǎn)品為原料，在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)殘留；另外，多種食品色素為偶氮類(lèi)化合物，此類(lèi)物質(zhì)在人體偶氮還原酶的作用下可能分解產(chǎn)生芳香胺類(lèi)化合物，長(zhǎng)期低劑量攝入，也存在致突變、致癌的可能性。因此世界各國(guó)對(duì)食品色素的使用品種、范圍和數(shù)量都有嚴(yán)格控制。但不法廠商在利欲驅(qū)使下，違規(guī)使用食品色素，甚至將工業(yè)色素用于食品著色，先后出現(xiàn)的“蘇丹紅”和“染色饅頭”等事件，給人們的日常生活產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。

目前國(guó)內(nèi)外檢測(cè)食品色素的方法主要有：高效液相色譜法、薄層色譜法、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法和示波極譜法等。這些方法往往存在前處理過(guò)程復(fù)雜、成本高、耗時(shí)多等缺陷，距離食品安全檢測(cè)的靈敏、準(zhǔn)確、快捷、簡(jiǎn)便的要求還有一定差距。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種操作簡(jiǎn)便快捷、靈敏度高、準(zhǔn)確度高的一種熒光光譜結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)食品色素的方法。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述一種熒光光譜結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)食品色素的方法包括如下步驟：

a、用超純水對(duì)各種食品色素的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液進(jìn)行稀釋?zhuān)渲贫喾N不同濃度的色素溶液，作為訓(xùn)練樣本；

b、測(cè)量訓(xùn)練樣本中各種樣品溶液的熒光光譜，保存光譜數(shù)據(jù)，對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，歸一化處理的公式為：

Di′=Di-DminDmax-Dmin]]>

其牛，D_i為歸一化前數(shù)據(jù)，D_min為訓(xùn)練數(shù)據(jù)的最小值，D_max為訓(xùn)練數(shù)據(jù)的最大值，D′_i為歸一化后數(shù)據(jù)；

c、用小波變換法對(duì)歸一化處理后的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、降維，在保留訓(xùn)練樣本中絕大部分光譜信息的基礎(chǔ)上，減少人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量維數(shù)，以減小神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，使其快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)色素濃度的預(yù)測(cè)；所述小波變換法是基于Matlab2008a軟件中的小波函數(shù)工具箱及自編程序運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的；小波變換法實(shí)施時(shí)，需要選取合適的小波基函數(shù)及分解尺度，本發(fā)明中的小波基函數(shù)選用Daubechies系函數(shù)，在不同的小波基函數(shù)和分解尺度下對(duì)原始光譜進(jìn)行壓縮，以低頻小波系數(shù)重構(gòu)光譜，與原始光譜相比較，選取保留原始光譜信息最多的小波基函數(shù)，并考慮對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的影響選取合適的分解尺度。對(duì)各種訓(xùn)練樣本的熒光光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，得到降維的低頻小波系數(shù)；

d、以訓(xùn)練樣本的小波系數(shù)值作為輸入，訓(xùn)練樣本的濃度值作為輸出，訓(xùn)練、建立徑向基函數(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。選取不同的散布常數(shù)(SPREAD)值，計(jì)算各種情況下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)報(bào)精度，選取預(yù)報(bào)誤差最小者作為徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的散布常數(shù)值；

e、測(cè)量待測(cè)色素溶液的熒光光譜，并經(jīng)小波變換法處理得到相應(yīng)的小波系數(shù)，以此小波系數(shù)數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)輸入值，輸入已建立好的徑向基函數(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到的輸出即為該種色素的預(yù)測(cè)濃度；

f、計(jì)算得到預(yù)測(cè)結(jié)果的相對(duì)誤差，相對(duì)誤差的計(jì)算公式為：

本發(fā)明基于熒光光譜法結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)食品色素進(jìn)行檢測(cè)。由于各種食品色素的熒光光譜特征明確，特異性好，使得該方法具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性。同時(shí)，與現(xiàn)有的食用色素檢測(cè)方法相比，熒光光譜法具有測(cè)量簡(jiǎn)單快速、樣品消耗量少、樣品前處理過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在非線性系統(tǒng)的定量預(yù)測(cè)和分類(lèi)識(shí)別方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將熒光光譜與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，可高效、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)食品色素的定性、定量檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1為7種不同濃度的喹啉黃溶液的熒光光譜。

圖2為徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練結(jié)果。

具體實(shí)施方式