基于SSPA-同步荧光法的鸭蛋蛋清中强力霉素残留含量的检测研究

应用同步荧光光谱技术结合分段连续投影算法(SSPA)实现了对鸭蛋蛋清中强力霉素含量的快速检测。首先对蛋清、强力霉素标准品和含有强力霉素的蛋清进行三维同步荧光光谱分析,确定了其最佳波长差(△λ)为110 nm;然后对60个含有强力霉素的蛋清样本进行同步荧光光谱扫描,运用SSPA分别从全光谱和划分不同子区间中提取特征波长,作为多线性回归(MLR)、偏最小二乘法(PLS)、主成分回归(PCR)的输入变量,分别建立了SSPA-MLR、SSPA-PLS和SSPA-PCR模型。结果表明,利用SSPA法可以压缩模型的输入变量,缩减率为90.8%。划分为6个光谱子区间的SSPA-MLR模型的预测结果最好,其预测集样本的决定系数(R2)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.9896和0.89,有效地提高了模型的效率和预测能力。该方法为快速检测鸭蛋蛋清中抗生素提供新的方法。     

支持向量回归-同步荧光光谱法预测鸭肉中克百威残留

为了满足鸭肉中克百威残留分析及快速检测的要求,基于克百威水解物在巯基乙醇存在的条件下能与邻苯二甲醛反应产生具有强荧光性衍生物的方法,建立了应用同步荧光光谱法测定鸭肉中克百威残留量的预测模型。对含有克百威鸭肉样品的三维同步荧光光谱进行分析,确定其最佳波长差Δλ为120 nm;利用遗传算法(GA)结合交互验证均方根误差(RMSECV)从240～450 nm光谱中筛选出19个波长作为定量分析模型的输入特征变量;对SVR、PCR、PLS 3种回归模型的性能进行比较,实验发现SVR模型的预测结果最好,其预测集的决定系数(r2)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.999 4和0.878 7。研究结果表明,采用同步荧光光谱法结合支持向量回归算法测定鸭肉中克百威的残留量,具有快速、预测精度高等特点,可为检测鸭肉中的克百威残留量提供一种可行的方法。     

二维相关光谱在大米中甲基毒死蜱特征变量优选的应用

为提高大米中农药残留的表面增强拉曼光谱(SERS)快速检测精度,提出采用二维相关光谱(2DCOS)对大米拉曼光谱进行农药特征变量优选。首先,采用标准正态变量变换(SNV)对原始光谱预处理,再以甲基毒死蜱浓度为外扰,进行二维相关同步光谱和自相关谱解析,筛选出与甲基毒死蜱浓度变化最相关的特征谱峰,建立了大米中甲基毒死蜱残留浓度的支持向量机(SVM)分析模型,并与偏最小二乘(PLS)模型进行性能比较。结果表明,2DCOS方法能很好地筛选出与甲基毒死蜱浓度相关的特征谱峰;利用2DCOS优选出的4个甲基毒死蜱特征谱峰所建立的SVM模型性能优于PLS的实验结果,模型对预测集样本相关系数(R_P)为0.96,均方根误差(RMSEP)为5.21,相对分析误差(RPD)为3.66,可用于大米中甲基毒死蜱农药残留的实际估测。研究表明,采用2DCOS优选大米中甲基毒死蜱浓度相关的特征变量是可行的,且能简化模型,提高模型预测精度,从而为拉曼光谱用于食品农产品质量安全的快速检测提供了一种新思路。     

同步荧光法同时测定溶解态的菲与2-乙基菲

将同步荧光法结合人工神经网络(ANN)和支持向量回归(SVR)用于混合体系中荧光光谱重叠的菲(Phe)和2-乙基菲(2-EP)两组分的同时测定。通过三维同步荧光法结合平行因子(PARAFAC)分析寻得Phe和2-EP的特征波长差Δλ为118 nm。在220~280 nm范围内,以31个波长处荧光强度值作为模型的输入变量用于建立ANN和SVR模型。结果显示,ANN模型分析Phe和2-EP预测样本的回收率分别为92.5%~104.9%和96.1%~104.3%,预测均方根误差(RMSEP)分别为2.08和2.95;SVR模型分析预测样本的回收率分别为98.2%~101.3%和94.9%~104.2%,RMSEP分别为0.74和2.42。实际水样的加标回收实验显示,基体简单的矿泉水中两种模型均取得满意结果;而基体复杂的湖水中样品预测值较实际值低,且SVR模型比ANN的预测性能更加稳健,泛化能力更强。将同步荧光法结合SVR模型应用于Phe和2-EP单独及混合状态下与腐植酸(HA)相互作用的研究,结果显示混合体系中Phe和2-EP与HA的结合系数均小于各自单组分体系,表明Phe和2-EP之间存在竞争吸附。     

偏最小二乘-同步荧光光谱法同时测定两种蒽环类抗生素

将偏最小二乘法(PLS)用于同步荧光光谱严重重叠的多柔比星(doxorubicin, DOX)和柔红霉素(daunorubicin, DNR)两组分混合体系进行波谱解析, 建立了该混合体系含量同时测定的新方法. 在pH 3.45 B-R缓冲溶液中, 波长差Δλ=55 nm时, 用测得的25个混合标样的同步荧光原始光谱、一阶导数光谱值建立模型. DOX和DNR在质量浓度为0.05～3.0 μg/mL范围内呈现良好的线性关系, 所建立的测定二者模型的相关系数分别为0.9897和0.9909; 平均回收率分别为101.0%和101.4%; 预测均方根误差(RMSEP)分别为0.1400和0.1395; 预测相对标准误差(SEP)分别为0.1541和0.1525. 该方法可应用于尿液样品的分析测定.     

基于X射线荧光光谱与多特征串联策略的土壤重金属含量预测

针对土壤重金属快速检测需求,基于模型集群分析方法进行特征波长变量选择,提出了利用X射线荧光光谱技术检测农田土壤中重金属含量的方法。采集91个配制土壤样品的X射线荧光光谱值,用于构建土壤重金属检测模型。通过多特征串联方法提取特征波长变量,首先采用区间组合优化算法(ICO)粗选波长,然后采用竞争适应性重加权采样法(CARS)剔除区间波长中的无关变量,最后采用连续投影算法(SPA)进行波长精简。通过多特征串联ICO-CARS-SPA算法对X射线荧光光谱进行特征变量选择,得到5组(26、25、29、39、33)特征波长点,据此建立Cu、Zn、As、Pb、Cr 5种土壤重金属含量偏最小二乘(PLS)检测模型,并与其他传统特征波长选择方法进行了对比。结果表明,ICO-CARS-SPA算法所选变量结合偏最小二乘(PLS)的建模效果最优,Cu、Zn、As、Pb、Cr的验证集决定系数分别为0.993 3、0.992 6、0.995 6、0.993 2和0.988 6,均方根误差分别为6.938 5、23.698 4、3.632 6、8.510 6和14.764 5,验证集平均相对偏差分别为0.255 1、0.065 0、0.102 5、0.241 4、0.104 7。基于X射线荧光光谱结合多特征串联策略的ICO-CARS-SPA算法可剔除更多无效波长,提升有效信息贡献度,简化了检测模型复杂度,为土壤重金属含量预测模型选取合适的特征波段提取方法提供了理论支撑。     

磺胺嘧啶钠探针分析生物样品中蛋白质含量的研究

在pH 7.4的Tris-HCl缓冲溶液中,荧光猝灭光谱和三维荧光光谱显示磺胺嘧啶钠(SDS)可与人血清白蛋白(HSA)相互作用,使人血清白蛋白疏水微环境极性以及构象发生变化。考察了Δλ值、反应介质、离子强度等因素对该体系同步荧光光谱特征及强度的影响。在选定的最佳实验条件下,体系的同步荧光强度(ISF)与人血清白蛋白在1.38～276μg/mL的浓度范围内呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.9992,从而建立了以磺胺嘧啶钠为分子探针,用固定波长同步荧光光谱分析测定蛋白质的新方法,检测限可达0.48μg/mL。用此方法对生物样品人血清、唾液和尿液中蛋白质含量进行了测定并进行加标回收实验,回收率在95.7%～103.7%之间。本文还用经典的考马斯亮蓝法对样品进行了测定,所得结果和本方法一致。同时还考察了一些常见的共存物质对蛋白质测定的影响。     

近红外光谱法快速测定化橘红中柚皮苷的含量

利用近红外光谱快速测定技术,建立化橘红药材中柚皮苷含量测定模型;用高效液相色谱法(HPLC)测定44批不同产地的化橘红中柚皮苷的含量作为参考值,使用2350～2199 nm、1750～1600 nm和1301～1150 nm波长范围的近红外光谱检测技术,利用偏最小二乘回归分析结合交叉验证法,建立快速测定化橘红中柚皮苷含量的模型;结果表明,所建立的校正模型的相关系数和内部交叉验证均方差分别为:R~2=0.978,RMSECV=0.997,预测结果良好。该法的建立证明了近红外光谱技术应用于化橘红药材中柚皮苷含量测定的可行性;近红外光谱结合偏最小二乘法(NIR-PLS)可以快速评估化橘红药材中柚皮苷的含量,可以应用于大批化橘红药材中柚皮苷的含量测定。     

基于MC-UVE-VIP两步波长筛选实现近红外光谱模型的无标样传递

该文将蒙特卡洛-无变量信息消除(MC-UVE)算法和变量重要性投影(VIP)算法结合,挑选出重要、有信息的波长变量,建立了MC-UVE-VIP两步波长筛选方法。该法首先采用MC-UVE筛选出稳定性参数大于某一阈值(M_threshold)的有信息波长集合U_UVE,然后采用VIP算法从U_UVE中筛选出VIP参数大于U_UVE中所有波长VIP均值的波长,作为重要、有信息的波长集合U_UVE-VIP。基于U_UVE-VIP建立玉米中蛋白质含量的偏最小二乘回归(PLSR)近红外光谱预测模型,模型的潜变量个数根据累计贡献率大于99.9%确定。该模型变量少、稳健、可解释性强、运算速度快,其预测两台从机样品蛋白质的平均相对误差(MARE)分别为1.64%与1.88%,均小于MC-UVE模型的从机MARE(5.40%与5.19%)和VIP模型的从机MARE(6.23%与7.16%)。因此,基于MC-UVE-VIP两步波长筛选法所建立的玉米蛋白质含量近红外光谱模型可直接传递到从机,...     

鸭肉中克百威和西维因的同步荧光光谱解析及定量分析

采用同步荧光法分析了鸭肉中农药的荧光特征,其次利用同步荧光峰值法对鸭肉中农药残留进行定量分析。发现2种农药鸭肉体系中都有一个同步荧光峰,分别是克百威的荧光特征(Δλ=120 nm,λex=335 nm)和西维因的荧光特征(Δλ=140 nm,λex=322 nm);在一定浓度范围内荧光强度与浓度良好的线性关系,其克百威-鸭肉和西维因-鸭肉体系中预测样本的相关系数(R2)分别为0.991和0.994。为快速、准确检测鸭肉中农药残留含量提供了新方法。     

激光诱导击穿光谱结合CARS变量选择方法定量检测倍硫磷含量

利用双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对溶液中的倍硫磷含量进行定量检测。采用二通道高精度光谱仪采集不同浓度倍硫磷样品在206.28~481.77 nm波段的LIBS光谱,并对光谱进行多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)及3点平滑预处理,根据偏最小二乘(PLS)建模确定最优的预处理方法。在此基础上,利用竞争性自适应重加权算法(CARS)筛选与倍硫磷相关的重要变量,然后应用PLS回归建立溶液中倍硫磷含量的定量分析模型,并与单变量定量分析模型及未变量选择的PLS定量分析模型进行比较。结果表明,相比单变量定量分析模型及原始光谱PLS定量分析模型,CARS-PLS定量分析模型的性能更优,其模型的校正集和预测集的决定系数及平均相对误差分别为0.969 4、15.537%和0.995 9、5.016%。此外,与原始光谱PLS模型相比,CARS-PLS模型仅使用其中1.9%的波长变量,但预测集平均误差却由9.829%下降为5.016%。由此可见,LIBS技术检测溶液中的倍硫磷含量具有一定的可行性,且CARS方法能简化定量分析模型,提高模型的预测精度。     

快速测定生物样品中蛋白含量的同步荧光法研究

最佳实验条件下,基于脱氧尿苷与人血清白蛋白(HSA)相互作用,导致血清白蛋白的同步荧光光谱发生特异性变化,且体系的同步荧光强度和溶液中白蛋白的浓度呈良好的线性关系,建立了以脱氧尿苷为探针,运用固定波长同步荧光光谱快速测定生物样品中蛋白质总含量的新方法.深入考察了△λ值、反应介质、试剂用量、离子强度、加入顺序、反应时间等因素对测定的影响.在最佳实验条件下,体系的同步荧光强度与血清白蛋白在2.76～524.4μg/mL范围内的线性相关系数为0.9991,方法的检出限可达0.11μg/mL.运用本方法对人血清、唾液和尿液等生物样品进行测定并进行加标回收实验,回收率在98.0%～102.5%之间.对11份空白溶液进行平行测定,相对标准差为1.2%.用经典的考马斯亮蓝G-250(CBB)法做了对照实验,两种方法测定结果基本一致.还考察了一些常见离子和有机物存在时对蛋白质测定的影响.本方法已用于血清、唾液和尿样等生物样品中蛋白质总量的快速测定.     

槲皮素-Mg(Ⅱ)二元络合物荧光体系的研究及应用

研究了槲皮素-Mg(Ⅱ)荧光体系的形成条件,建立一种测定槲皮素的新方法。在pH=9.2的硼酸盐缓冲溶液中,槲皮素可与Mg(Ⅱ)形成2∶1的络合物,在激发波长λex=450nm,发射波长λem=530nm时,体系的荧光强度与槲皮素浓度在4.3×10-8～3.2×10-6 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为4.3×10-8 mol/L。该法成功地应用于番泻叶中槲皮素含量的测定。     

自适应蚁群优化算法的近红外光谱特征波长选择方法

为提高近红外光谱预测模型的精度和适用性,同时简化模型,提出了自适应蚁群优化偏最小二乘法优选特征波长的方法,建立不同产地苹果可溶性固形物含量混合分析模型。收集山东、陕西和新疆的富士苹果,采集3800~14000 cm"1范围的近红外光谱,并对其重要品质指标可溶性固形物含量进行测定。利用蚁群算法启发式全局搜索的特点,结合蒙特卡罗轮盘赌随机选择机制,优选苹果可溶性固形物含量的近红外光谱特征波长,然后用偏最小二乘法建立分析模型。与全光谱偏最小二乘模型和遗传偏最小二乘模型相比,蚁群优化算法选择的波长数最少,模型预测能力最强,预测的相关系数R和预测均方根误差RMSEP分别为0.9708和0.5144。研究结果表明,自适应蚁群优化算法可以有效选择近红外光谱特征波长,提高模型的稳健性和适用性。     

基于同步荧光与支持向量回归的典型蔬菜农药残留快速检测

采用恒波长同步荧光法结合支持向量回归(SVR)算法，对西红柿汁中的春雷霉素和多杀菌素农药残留含量进行快速检测。确定了春雷霉素和多杀菌素的最佳波长差(Δλ)分别为70, 45 nm，同时得到最佳Δλ下的特征峰分别位于322, 292 nm。春雷霉素样本和多杀菌素样本的建模结果显示，2种农药模型的均方误差均小于0.002，决定系数(R²)均超过0.99，平均回收率分别为99.5%和100.1%。采用同步荧光结合SVR算法可有效检测西红柿中春雷霉素和多杀菌素的含量，并为其它蔬菜中农药残留检测提供方法依据。     

以碘-RB缔合物为荧光探针的药剂中青霉素含量的检测

碘(I~-_3)对罗丹明B(RB)具有荧光猝灭作用,可使RB的荧光信号强度减弱甚至消失,而青霉素碱性水解产物青霉噻唑酸可将I~-_3还原为I~-,使体系荧光信号再现,据此建立了以RB-I~-_3缔合物为荧光探针测定药剂中青霉素含量的新方法。在激发波长365 nm,发射波长580 nm条件下进行了青霉素的荧光测定。结果表明,在0～6μmol/L范围内,青霉素浓度与荧光强度变化值呈良好的线性关系,检出限为1.88×10~(-9) mol/L。方法的加标回收率为97.0%～106%,相对标准偏差(n=6)为2.6%～3.1%。该方法简便快速、准确可靠、灵敏度高,可用于药剂中青霉素的含量分析。     

偏最小二乘-导数同步荧光法同时测定生物样品中对羟苯基乳酸、多巴和尿黑酸

在pH=6.00的KH2PO4-NaOH缓冲溶液中,波长差△λ=35nm,采集260～325nm波长范围内的同步荧光光谱数据,并对该数据进行一阶求导后用偏最小二乘法处理,以此建立了偏最小二乘-导数同步荧光光谱法同时测定对羟苯基乳酸(PHPLA)、多巴(Dopa)和尿黑酸(HGA)的新方法。该三种物质的线性范围分别为0.06～3.00、0.06～3.00和0.08～3.00mg/L;检出限分别为0.0307、0.0310和0.0428mg/L。该法用于细胞培养液中PHPLA、Dopa和HGA三组分的同时测定,其测定结果与高效液相色谱法的测定结果相比无显著性差异。     

2,3,7-三羟基-9-(2,4-二羟基)苯基荧光酮荧光猝灭法测定锰(Ⅱ)

在pH=9.33的NH3.H2O-NH4Cl缓冲介质中,于表面活性剂溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)存在下,利用Mn(Ⅱ)与2,3,7-三羟基-9-(2,4-二羟基)苯基荧光酮(DHPF)形成Mn(Ⅱ)-DHPF-CTMAB三元配合物可产生荧光猝灭,建立了荧光猝灭法测定痕量Mn(Ⅱ)的新方法。该体系激发波长λex=520nm,发射波长λem=540nm,荧光猝灭值与Mn(Ⅱ)的含量在0～0.36μg/25mL范围内呈线性关系,检出限为0.02μg/25mL,在CTMAB存在下,配合物摩尔比Mn(Ⅱ)∶DHPF=1∶2。拟定方法用于测定尿样中微量锰的含量,结果满意。     

应用遗传算法和PLS的近红外光谱预测玉米中淀粉含量的研究

以普通玉米籽粒为试验材料,在应用遗传算法结合偏最小二乘回归法对近红外光谱数据进行特征波长选择的基础上,应用偏最小二乘回归法建立了特征波长测定玉米籽粒中淀粉含量的校正模型．试验结果表明,基于11个特征波长所建立的校正模型,其校正误差（RMSEC）、交叉检验误差（RMSECV）和预测误差（RMSEP）分别为0.30％、0.35％和0.27％,校正数据集和独立的检验数据集的预测值与实际测定值之间的相关系数分别达到0.9279和0.9390,与全光谱数据所建立的预测模型相比,在预测精度上均有所改善,表明应用遗传算法和PLS进行光谱特征选择,能获得更简单和更好的模型,为玉米籽粒中淀粉含量的近红外测定和红外光谱数据的处理提供了新的方法与途径．     

短波近红外光谱法对蛇床子SFE萃取产物的定量分析

利用中药蛇床子CO2超临界萃取(SFE)的萃取物的短波近红外漫反射光谱(800～1100 nm),以HPLC分析值作参比值,采用化学计量学中的偏最小二乘法(PLS)建立短波近红外漫反射光谱与蛇床子SFE萃取物中主要成分蛇床子素和欧前胡素间定量分析数学模型.实现了快速、无损的测定双组分中药的有效成分.讨论了光谱的预处理方法和主成分数对PLS定量预测蛇床子萃取物中蛇床子素和欧前胡素含量能力的影响,并对预测集样品进行预测.