基于三维荧光光谱和 PSO-SVM对胭脂红含量的测定

• 作者: 孔德明 彭涛 李明珊 王书涛 王玉田 王贵川
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 化学
• 关键词: 荧光光谱 胭脂红 粒子群优化算法 支持向量机
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 页码范围: 150-155
• 页数: 6页
• 分类号: O657.3
• 字数: 3712字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964／j.issn.1000-0593(2019)01-0150-06

摘要

胭脂红是一种应用广泛的食品色素,在各种食品、饮料的添加剂里都有它的身影,过量食用人工合成色素会严重危害健康.食物中色素一般都是多种联用,各种色素之间会相互产生干扰,这加大了对食品中色素检测的难度,模拟食品中多种色素共存的环境,采用荧光光谱技术,结合PSO-SVM 算法,建立一种测定混合溶液中胭脂红含量的方法.从试剂公司购买胭脂红和苋菜红固体粉末,选择胭脂红为待检测色素,苋菜红为干扰色素,配成不同浓度的胭脂红单色溶液以及加入苋菜红后的混合溶液样本,其中胭脂红的浓度在0. 1～30 μg·mL －1之间,干扰色素苋菜红的浓度在0.1～10 μg·mL －1之间随意添加.运用 Edinburgh Instruments公司生产的FS920稳态荧光光谱仪,测得胭脂红单色溶液与加入苋菜红后混合溶液的荧光光谱图,分析得到胭脂红的最佳激发波长为λex ＝326 nm ,最佳发射波长为λem ＝430 nm .各选取6组不同浓度的单色样本以及混合色素样本,其中,胭脂红的物质浓度同为3,4,5,6,7和8μg·mL －1 ,苋菜红的物质浓度都定在2 μg·mL －1 .观察6组样本在激发波长λex ＝326 nm时的发射光谱和荧光强度的关系.单色样本中,胭脂红浓度与荧光强度线性关系良好;而在混合溶液中,随着胭脂红浓度的增加,荧光强度呈现出先降后增再降的过程,光谱线型、强度与各组分浓度间存在复杂的非线性关系,得以证明混合溶液的荧光光谱并不是由各组分光谱简单的叠加,而是在吸收光谱的过程中,胭脂红溶液与苋菜红溶液存在竞争和相互影响.配取25组胭脂红、苋菜红混合溶液,从中选择7个作为预测样本,其余18组作为训练样本.7个预测样本中胭脂红的浓度分别为1. 0 ,2.0 ,4.0 ,6. 0 ,9.0 ,12和15 μg·mL －1 ,干扰物质苋菜红的物质浓度在0.1～10 μg·mL －1之间.选择各组样本在最佳激发波长λex ＝326 nm 下对应的荧光强度,作为检测模型的输入,以胭脂红的预测浓度作为输出.对PSO参数初始化设置后,训练输出SVM的最佳参数 c和g ,将所得的最佳参数输入PSO-SVM模型,得到7组预测样本的浓度预测结果分别为:1. 146 9 ,1. 860 6 ,3.854 4 ,6. 146 9 ,9.133 8 ,11. 857 6和 14. 859 8 μg · mL －1 .分析 PSO-SVM 的预测结果,得到胭脂红平均回收率为100.84%,预测均方根误差(RM SEP)为1.03×10－4 ,模型输出与真实值之间的相关系数是0.999 .在同等条件下,采用误差逆向传播算法(BP)预测得到的7组样本浓度分别为:1.140 1 ,2.139 8 ,3.188 2 ,6. 436 2 ,8. 882 7 ,11.860 1和12. 664 3 μg·mL －1 ,其平均回收率为98.56%,均方根误差为4. 65×10－3 ,输出值与真实值之间的相关系数为0.972 .与误差逆向传播算法(BP)的预测结果相比较,PSO-SVM 相关系数高出2. 7%,平均回收率高出0.6%,均方根误差降低了将近一个数量级.分析结果表明,通过荧光光谱技术与PSO-SVM相结合的方法,能够有效的避开干扰色素的影响,准确的测定混合溶液中胭脂红的含量,并且效果相比较于BP更加理想.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王玉田	燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室	187	2131	24.0	35.0
2	孔德明	燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室	16	47	3.0	6.0
3	王书涛	燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室	57	316	10.0	16.0
4	王贵川	燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室	6	14	2.0	3.0
5	彭涛	燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室	2	5	2.0	2.0
6	李明珊	燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室	2	2	1.0	1.0