[发明专利]一种基于近红外光谱技术的稻谷黄曲霉毒素B1 快速检测方法

说明书

技术领域

本发明属于粮食品质检测领域，具体地说，本发明涉及一种基于近红外光谱技术的稻谷黄曲霉毒素B₁快速检测方法。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，也是我国三大粮食作物之一，稻谷产业对于我国农业产业化具有举足轻重的意义。随着社会经济的发展，稻谷品质优劣越来越受到人们关注。稻谷在经过长时间的贮藏后，由于贮藏温度、水分等因素的影响，稻谷品质下降，甚至会产生有毒物质，比如危害很大的黄曲霉毒素B₁等，对消费者健康带来潜在危害，同时对粮食安全产生重要影响。稻谷黄曲霉毒素快速、无损检测日益受到科研院所、质检部门、国有大型粮库以及粮食加工企业等单位的重视，如和快速、准确检测稻谷中黄曲霉毒素一直是该领域工作者亟待解决的问题。

长期以来稻谷中黄曲霉毒素检测主要依靠人工结合化学处理的方法来完成，这种方法检测成本高、耗时长、消耗巨大的人力和物力，同时对检测人员素质要求比较高，技术推广受到限制，且检测效率和检测效果的一致性都比较差。

除传统的化学分析方法外，一些新技术被用于稻谷中黄曲霉毒素检测，比如液相色谱、酶联免疫法、免疫亲和法等，这些改良的方法虽然可节省人力物力，但这些方法大都因检测周期仍然较长，大量消耗化学试剂，且仪器价格比较昂贵、检测费用较高等原因不能满足粮食品质快速、无损、低成本检测的要求。因此，构建一套快速、无损、高效、准确检测稻谷中黄曲霉毒素，且对检测人员没有较高要求的技术体系显得尤为重要。

近红外光谱技术是20世纪80年代以来发展最为迅速的一项快速检测技术，已在很多领域尤其是粮食品质检测领域得到了广泛应用。近红外光谱技术的优势就在于快速、无损、高效、准确。近年来计算机技术和化学计量学的发展为将近红外光谱技术应用于无损检测稻谷中黄曲霉毒素提供了可能。因此，利用近红外光谱技术建立稻谷黄曲霉毒素无损、快速检测技术体系具有重要理论意义和实践意义。本发明为研制一套近红外无损检测稻谷真菌毒素装置提供理论依据，并期望能在此基础上将该装置扩展应用到小麦、玉米等其它粮食作物中。

发明内容

本发明的目的就是针对当前稻谷中黄曲霉毒素B₁定量检测存在的问题，克服现有技术存在的缺陷，提供一种基于近红外光谱技术的方法快速、无损、高效、准确检测稻谷中黄曲霉毒素B₁。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：（1）样本材料的收集和样本的光谱采集：收集不同程度黄曲霉侵染的稻谷样品，用于模型的建立和校正，然后应用近红外光谱分析仪在相同环境条件下采集稻谷籽粒光谱信息；（2）样本化学值测定：将采集过近红外光谱的稻谷籽粒进行粉碎处理得到稻谷粉末，采用GB/T 5009.22-2003国标方法测定稻谷中的黄曲霉毒素B₁含量；（3）校正集和预测集近红外光谱预处理：对校正集稻谷样本和预测集稻谷样本光谱进行预处理，消除非目标因素的干扰，提高检测精度；（4）校正模型建立：通过多变量分析，以校正集样本稻谷黄曲霉毒素B₁含量为定标值，将预测集样本稻谷近红外光谱特征信息数据作为自变量，定标值作为因变量，应用偏最小二乘法构建稻谷近红外光谱特征信息和稻谷黄曲霉毒素B₁之间的化学计量学模型；（5）模型验证：采用步骤（3）中预处理后的稻谷籽粒的预测样本集的近红外光谱数据对步骤（4）构建的模型进行性能评价；（6）未知稻谷样品黄曲霉毒素B₁含量的测定：采集待测的稻谷籽粒样品的近红外光谱数据，运用与步骤（3）中相同的预处理方法对待测的稻谷籽粒样品的近红外光谱数据进行预处理后，用步骤（4）所构建的校正模型对待测的稻谷籽粒样品进行预测。

所述步骤（1），稻谷样本的数量至少为60个，稻谷样本随机分为校正集样本和预测集样本。

所述的近红外光谱分析仪光谱扫描范围为10000cm^-1～4000cm^-1,分辨率：8cm^-1,扫描次数：64次，重复测定三次，取平均光谱。

所述步骤（3），光谱预处理的方法包括平滑、二阶求导、标准化、基线偏移、标准正态变量、多元散射校正、去趋势方法或其中两种以上方法的组合。

本发明不需要任何前处理，且能实现快速、高效、低成本、无污染检测，同时较好的降低外界环境对近红外光谱采集的干扰。

本发明采用的光谱预处理方法可以有效提取近红外光谱的特征信息，降低各种噪声和干扰，提高模型预测精度和稳定性。