[发明专利]基于太赫兹时域光谱检测小麦粉中害虫碎片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及小麦粉中害虫碎片的检测方法，具体地指一种基于太赫兹时域光谱检测小麦粉中害虫碎片的方法。

背景技术

粮食储藏期间，储粮害虫的危害十分严重。储粮害虫是危害储粮及相关谷类食品包括大米、面粉、玉米、小米、荞麦和高梁等产品质量最严重的因素之一。初期性害虫玉米象、米象、谷象、谷蠹、豆象类、麦蛾等在粮粒内蛀食，这些粮粒内部的隐蔽性害虫的卵、幼虫和蛹均在粮粒内生长发育，以蛀空式危害谷物，这类隐蔽性害虫既不容易检测，也不容易除掉，是小麦粉害虫碎片最主要的来源。第二食性害虫锯谷盗、赤拟谷盗、长角扁谷盗等仅能危害谷物的碎屑和粉末，也是小麦粉中害虫碎片的来源。因此，检测小麦粉中害虫碎片对于保证面粉及其后续食品的品质具有重要实践意义。

1988年美国食品和药物管理局规定面粉被污染程度的标准为50g面粉中含有5个或更多的害虫碎片，加拿大规定三个50g面粉中不得超过20个害虫碎片。国内外一直不断发展小麦粉中害虫碎片的检测方法，其中包括浮选法、碘液法、近红外光谱法、软X射线法、DNA指纹图谱法、蛋白指纹图谱法以及酶联免疫吸附测定法。

但是这些方法都各自存在缺陷：浮选法需要用到危险的有机溶剂；碘液法会受不同碘液浓度的影响严重，需要预先控制碘液浓度；DNA指纹图谱法、蛋白指纹图谱法和酶联免疫吸附测定法都依赖于复杂的制样过程和降解过程；软X射线方法数据计算量大，检测方法费时、费力，很难自动化或者要求昂贵的特殊设备；近红外光谱检测法是一种简便、快速、无损检测检测方法，但是检测精度比其他方法要低。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种基于太赫兹时域光谱检测小麦粉中害虫碎片的方法，该方法具有检测快速简便、准确度高的特点。

为实现上述目的，本发明基于太赫兹时域光谱检测小麦粉中害虫碎片的方法，包括如下步骤：

1）制作多个含有不同数量的害虫碎片小麦粉样本，并将制作的含有害虫碎片小麦粉样本分为校正样本集X_n和验证样本集P_m；

2）在氮气环境中，用太赫兹时域光谱系统采集所有制作的小麦粉样本的太赫兹时域光谱,获得时域光谱数据；

3）对所获得时域光谱数据进行傅立叶变换获得校正样本集X_n和验证样本集P_m各自独立的太赫兹频域光谱数据组，计算各样本的太赫兹吸收系数光谱数据组；

4）以校正样本集X_n中含害虫碎片小麦粉样本的太赫兹吸收系数光谱数据为输入，以小麦粉样本中害虫碎片含量为输出，用交叉验证法确定最优因子数后，用确定的最优因子数对校正样本集X_n建立偏最小二乘回归模型，用所建立的模型对验证样本集P_m进行预测，将预测值与验证样本中害虫碎片的含量值比较，检验所建模型的预测精度，将预测精度高的模型为本发明所需模型；

5）在氮气环境中采集待测害虫碎片小麦粉样本的太赫兹时域光谱，对太赫兹时域光谱数据进行傅立叶变换，获得对应的太赫兹频域光谱数据，然后计算吸收系数光谱数据，将吸收系数光谱数据代入所得的偏最小二乘回归模型，计算待测小麦粉中的害虫碎片含量。

本发明步骤1）中，含有害虫碎片小麦粉样本的制作，将储粮害虫成虫烘干、粉碎、过筛，获得的害虫碎片；筛选颗粒饱满的没有被虫侵蚀的谷粒，然后用谷物脱壳机通过两次脱壳得到糙米和谷壳，用粉碎机粉碎糙米后获得小麦粉粉末；用显微镜数出不同数量的害虫碎片分别加入到小麦粉粉末中，然后混合均匀，即可。

步骤1）中，制作的含有害虫碎片小麦粉样本分类，每取若干个样本为校正样本集X_n后，取1个样本选入验证样本集P_m。优选的，所述校正样本集X_n与验证样本集P_m的比例为3：1。

本发明中，所述太赫兹时域光谱的太赫兹波的频率为0.1～3THz。

本发明步骤4）中所建模型的预测精度采用决定系数R²、均方根误差MSE作为评价参数，