[發明專利]基于激光誘導擊穿光譜定量檢測牛奶中重金屬元素的方法

在審

• 申請號: 202010543950.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111693512A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 陳達;呂月;宗婧;張鵬飛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種基于激光誘導擊穿光譜定量檢測牛奶中重金屬元素的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、利用前處理富集裝置，將樣品牛奶中的重金屬置換到合金電極上，使用激光誘導擊穿光譜檢測合金電極，獲得樣品牛奶的光譜信息數據；

步驟二、從上述光譜信息數據中挑選出待測元素分析譜峰，使用合金電極含有的元素進行歸一化處理；結合高密度小波變換和競爭自適應重加權算法進行光譜預處理；

步驟三、利用偏最小二乘回歸法建立校正模型，并利用預測集驗證校正模型效果；

步驟四、對待測牛奶樣品的重金屬元素含量進行測定，包括：按照步驟一采集到待測牛奶的光譜數據，按照步驟二進行待測牛奶的光譜預處理，將預處理后的光譜輸入步驟三得到的校正模型，即測得牛奶中重金屬元素含量。

2.根據權利要求1所述的基于激光誘導擊穿光譜定量檢測牛奶中重金屬元素的方法，其特征在于，所述步驟一的具體過程是，

取適量樣品牛奶，加入適量的1mol/L鹽酸，調節牛奶pH至4.6±0.1；12000rpm離心5min，取上清液放入一燒杯中，將固定有已使用導電膠連接好的石墨電極和合金電極的固定板放入燒杯中，等待1分鐘；取出固定板卸下合金電極；

利用激光誘導擊穿光譜系統進行合金電極的光譜數據采集，其中，激光器激光波長為1064nm，激光能量為100-150mJ；光譜儀波長響應范圍為200～880nm，光學分辨率為0.1nm半峰全寬；選取合金電極反應區域的20個點采集數據，其中每點采集1次光譜，計算得到的20個數據的平均值作為該樣品牛奶的光譜信息數據。

3.根據權利要求1所述的基于激光誘導擊穿光譜定量檢測牛奶中重金屬元素的方法，其特征在于，所述步驟二的具體過程是，

針對測量不同元素，根據NIST的原子光譜數據庫，從步驟一獲得的樣品牛奶的光譜信息數據中截取不同元素對應波段；如元素波段是不連續的，則將其拼接；之后使用高密度小波變換算法和競爭自適應重加權算法將與被測元素相關的變量挑選出，且刪除無關變量；

將經過上述光譜預處理后的所有樣品的光譜數據進行隨機分配，獲得校正集光譜數據和預測集光譜數據；

采用GB5009—2017標準中的電感耦合等離子體原子發射光譜法測定樣品牛奶中的重金屬元素，得到樣品牛奶中重金屬元素含量。

4.根據權利要求3所述的基于激光誘導擊穿光譜定量檢測牛奶中重金屬元素的方法，其特征在于，所述步驟三的具體過程是，將步驟二中獲得的校正集光譜數據結合步驟二中得到的樣品牛奶中重金屬元素含量，應用偏最小二乘回歸法建立校正模型；將步驟二獲得的預測集光譜數據輸入校正模型，進行測定，將得到預測出的牛奶中重金屬含量與參照GB5009-2017標準中的電感耦合等離子體原子發射光譜法測定的樣品牛奶中的重金屬元素含量相比較，驗證校正模型效果。