[發明專利]基于太赫茲時域光譜檢測小麥粉中害蟲碎片的方法

在審

• 申請號: 201410041130.X
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103822899A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 譚佐軍;謝靜;陳陽;石舒寧;陳璐
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01N21/3563
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 樊戎;孫林

技術領域

本發明涉及小麥粉中害蟲碎片的檢測方法，具體地指一種基于太赫茲時域光譜檢測小麥粉中害蟲碎片的方法。

背景技術

糧食儲藏期間，儲糧害蟲的危害十分嚴重。儲糧害蟲是危害儲糧及相關谷類食品包括大米、面粉、玉米、小米、蕎麥和高梁等產品質量最嚴重的因素之一。初期性害蟲玉米象、米象、谷象、谷蠹、豆象類、麥蛾等在糧粒內蛀食，這些糧粒內部的隱蔽性害蟲的卵、幼蟲和蛹均在糧粒內生長發育，以蛀空式危害谷物，這類隱蔽性害蟲既不容易檢測，也不容易除掉，是小麥粉害蟲碎片最主要的來源。第二食性害蟲鋸谷盜、赤擬谷盜、長角扁谷盜等僅能危害谷物的碎屑和粉末，也是小麥粉中害蟲碎片的來源。因此，檢測小麥粉中害蟲碎片對于保證面粉及其后續食品的品質具有重要實踐意義。

1988年美國食品和藥物管理局規定面粉被污染程度的標準為50g面粉中含有5個或更多的害蟲碎片，加拿大規定三個50g面粉中不得超過20個害蟲碎片。國內外一直不斷發展小麥粉中害蟲碎片的檢測方法，其中包括浮選法、碘液法、近紅外光譜法、軟X射線法、DNA指紋圖譜法、蛋白指紋圖譜法以及酶聯免疫吸附測定法。

但是這些方法都各自存在缺陷：浮選法需要用到危險的有機溶劑；碘液法會受不同碘液濃度的影響嚴重，需要預先控制碘液濃度；DNA指紋圖譜法、蛋白指紋圖譜法和酶聯免疫吸附測定法都依賴于復雜的制樣過程和降解過程；軟X射線方法數據計算量大，檢測方法費時、費力，很難自動化或者要求昂貴的特殊設備；近紅外光譜檢測法是一種簡便、快速、無損檢測檢測方法，但是檢測精度比其他方法要低。

發明內容

本發明的目的就是要克服現有技術所存在的不足，提供一種基于太赫茲時域光譜檢測小麥粉中害蟲碎片的方法，該方法具有檢測快速簡便、準確度高的特點。

為實現上述目的，本發明基于太赫茲時域光譜檢測小麥粉中害蟲碎片的方法，包括如下步驟：

1）制作多個含有不同數量的害蟲碎片小麥粉樣本，并將制作的含有害蟲碎片小麥粉樣本分為校正樣本集X_n和驗證樣本集P_m；

2）在氮氣環境中，用太赫茲時域光譜系統采集所有制作的小麥粉樣本的太赫茲時域光譜,獲得時域光譜數據；

3）對所獲得時域光譜數據進行傅立葉變換獲得校正樣本集X_n和驗證樣本集P_m各自獨立的太赫茲頻域光譜數據組，計算各樣本的太赫茲吸收系數光譜數據組；

4）以校正樣本集X_n中含害蟲碎片小麥粉樣本的太赫茲吸收系數光譜數據為輸入，以小麥粉樣本中害蟲碎片含量為輸出，用交叉驗證法確定最優因子數后，用確定的最優因子數對校正樣本集X_n建立偏最小二乘回歸模型，用所建立的模型對驗證樣本集P_m進行預測，將預測值與驗證樣本中害蟲碎片的含量值比較，檢驗所建模型的預測精度，將預測精度高的模型為本發明所需模型；

5）在氮氣環境中采集待測害蟲碎片小麥粉樣本的太赫茲時域光譜，對太赫茲時域光譜數據進行傅立葉變換，獲得對應的太赫茲頻域光譜數據，然后計算吸收系數光譜數據，將吸收系數光譜數據代入所得的偏最小二乘回歸模型，計算待測小麥粉中的害蟲碎片含量。

本發明步驟1）中，含有害蟲碎片小麥粉樣本的制作，將儲糧害蟲成蟲烘干、粉碎、過篩，獲得的害蟲碎片；篩選顆粒飽滿的沒有被蟲侵蝕的谷粒，然后用谷物脫殼機通過兩次脫殼得到糙米和谷殼，用粉碎機粉碎糙米后獲得小麥粉粉末；用顯微鏡數出不同數量的害蟲碎片分別加入到小麥粉粉末中，然后混合均勻，即可。

步驟1）中，制作的含有害蟲碎片小麥粉樣本分類，每取若干個樣本為校正樣本集X_n后，取1個樣本選入驗證樣本集P_m。優選的，所述校正樣本集X_n與驗證樣本集P_m的比例為3：1。

本發明中，所述太赫茲時域光譜的太赫茲波的頻率為0.1～3THz。

本發明步驟4）中所建模型的預測精度采用決定系數R²、均方根誤差MSE作為評價參數，