一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測方法，首先收集具有代表性的無糖可樂樣本，而后通過分析處理建立無糖可樂中阿斯巴甜含量的定標模型，最后將待測無糖可樂的阿斯巴甜含量檢測經(jīng)過處理后輸入定標模型中，可快速獲得待測無糖可樂的阿斯巴甜含量。本發(fā)明具有無需樣品預(yù)處理、快速實時檢測的優(yōu)點，且操作過程簡便，耗時低，有效提高了工作效率，同時降低了人工勞動強度和生產(chǎn)成本。
【專利說明】—種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及食品【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]阿斯巴甜是一種非碳水化合物類的人造甜味劑，其甜味是一般蔗糖的200倍。目前，國際上對阿斯巴甜的安全性存在很大的爭議，有科學(xué)家認為阿斯巴甜會對人體造成重大危害，而無糖可樂是將阿斯巴甜作為甜味劑代替糖分加入可樂飲料中，由于阿斯巴甜甜味高和熱量低，使得無糖可樂備受人們的歡迎。為保護人體健康，消除阿斯巴甜對人體的潛在危害，有必要對無糖可樂中的阿斯巴甜含量進行監(jiān)測，以保證將阿斯巴甜的含量控制在安全范圍內(nèi)。
[0003]目前，食品中阿斯巴甜的檢測方法主要有高效液相色譜法、氣相色譜法、高效毛細管電泳法、滴定法及方波伏安法等；然而上述檢測方法存在操作過程繁瑣、耗時長、成本高等缺點，不能實現(xiàn)現(xiàn)場快速檢測，工作效率低，且人工勞動強度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測方法及裝置，以解決上述【背景技術(shù)】中的缺點。
[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測方法，首先收集具有代表性的無糖可樂樣本，而后通過分析處理建立無糖可樂中阿斯巴甜含量的定標模型，最后將待測無糖可樂的阿斯巴甜含量檢測經(jīng)過處理后輸入定標模型中，可快速獲得待測無糖可樂的阿斯巴甜含量，具體步驟如下:
O收集不同廠家及不同生產(chǎn)時間具有代表性的無糖可樂樣本；
2)采集步驟I)中收集的無糖可樂樣本的近紅外光譜，采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消除無糖可樂樣本光譜的噪聲信號，并對去噪后的無糖可樂樣本光譜進行微分處理，即得無糖可樂樣本光譜信號集合；
3)測定步驟I)中收集的無糖可樂樣本中的阿斯巴甜真實含量，得無糖可樂樣本阿斯巴甜真實含量值集合；
4)對步驟2)中獲得的無糖可樂樣本光譜信號集合，采用無信息變量消除法去除無糖可樂樣本光譜信號中的無用波長變量，再利用競爭性自適應(yīng)重加權(quán)法獲取無糖可樂樣本光譜信號中阿斯巴甜的特征波長，并提取無糖可樂樣本光譜信號中阿斯巴甜特征波長的光譜值，得樣本阿斯巴甜特征波長光譜值集合；
5)應(yīng)用粒子群優(yōu)化-最小二乘支持向量機法將步驟4)中獲得的樣本阿斯巴甜特征波長光譜值與步驟3 )中阿斯巴甜的真實含量值進行關(guān)聯(lián)，進而建立無糖可樂中阿斯巴甜含量的定標模型； 6)采集待測無糖可樂的近紅外光譜，采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消除待測無糖可樂光譜的噪聲信號，并對去噪后的待測無糖可樂光譜進行微分處理，得待測無糖可樂光譜信號；
7)對步驟6)中獲得的待測無糖可樂光譜信號，提取阿斯巴甜特征波長的光譜值，得待測無糖可樂阿斯巴甜特征波長的光譜值；
8)將步驟7)獲得的待測無糖可樂阿斯巴甜特征波長的光譜值輸入至步驟5)所建立的定標模型中，即獲得待測無糖可樂的阿斯巴甜含量。
[0006]在本發(fā)明中，所述步驟3)中對步驟I)中收集的無糖可樂樣本中的阿斯巴甜真實含量測定采用國家標準方法GB/T 22254-2008。
[0007]—種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測裝置，基于上述無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測方法，其包括數(shù)據(jù)存儲裝置、CCD光譜儀、光路切換器、反射準直透鏡、透射準直透鏡、濾光片、載物臺、反射鏡、分束鏡及光源；其中，數(shù)據(jù)存儲裝置與CCD光譜儀連接，CXD光譜儀與光路切換器連接，光路切換器分別與反射準直透鏡和透射準直透鏡連接；并在反射準直透鏡前端設(shè)置有濾光片，透射準直透鏡前端設(shè)置有載物臺，待測樣本置于載物臺上；另外，將光源設(shè)置在分束鏡的前端，反射鏡設(shè)置在分束鏡的一側(cè)，且分束鏡位于載物臺的前端，反射鏡位于濾光片的前端。
[0008]在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)存儲裝置為存儲器，便于移動攜帶。
[0009]在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)存儲裝置為計算機，便于實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)在線上傳。
[0010]在本發(fā)明中，濾光片為中性密度濾光片，其對各種不同波長光線的減少能力是同等、均勻的，只起到減弱光線的作用，而對原物體的顏色不會產(chǎn)生任何影響，便于反射準直透鏡成像。
[0011]在本發(fā)明中，光路切換器通過光纖分別與反射準直透鏡和透射準直透鏡連接。
[0012]在本發(fā)明中，CXD光譜儀通過光纖與光路切換器連接。
[0013]在本發(fā)明中，檢測時，首先將待測樣本置于載物臺上，然后調(diào)整光路切換器，同時打開光源，光源產(chǎn)生的光束經(jīng)分束鏡后，一半光束被反射，成為反射光束，一半光束被透射，成為透射光束；反射光束被反射鏡反射后，經(jīng)濾光片進入反射準直透鏡，通過光纖進入光路切換器由CCD光譜儀采集反射光束的近紅外光譜，并保存在數(shù)據(jù)存儲裝置中；再次調(diào)整光路切換器，使透射準直透鏡與光路切換器連接，透射光束照射到待測樣本，透過待測樣本的光線進入透射準直透鏡，經(jīng)光纖進入光路切換器由CXD光譜儀7采集待測樣本的近紅外光譜，并保存在數(shù)據(jù)存儲裝置中；數(shù)據(jù)存儲裝置對比兩者數(shù)據(jù)值，即可快速獲得待測樣本的阿斯巴甜含量。
[0014]有益效果:本發(fā)明具有無需樣品預(yù)處理、快速實時檢測的優(yōu)點，且操作過程簡便，耗時低，有效提高了工作效率，同時降低了人工勞動強度和生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。[0017]參見圖1的一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測裝置，包括反射鏡1、中性密度濾光片2、反射準直透鏡3、光纖4、光路切換器5、光纖6、CCD光譜儀7、計算機8、光纖9、透射準直透鏡10、載物臺11、待測樣本12、透射光束13、分束鏡14、光束15、光源16及反射光束17。
[0018]在進行檢測實驗前，首先采集260個不同廠家及不同生產(chǎn)時間的代表性無糖可樂樣本的近紅外光譜，并對260個樣本的近紅外光譜進行處理:1)采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消除樣本光譜的噪聲信號，并對去噪后的樣本光譜進行微分處理；2)按照國家標準方法GB/T 22254-2008測定260個無糖可樂樣本中的阿斯巴甜真實含量；3)對微分處理后的樣本光譜，采用無信息變量消除法去除樣本光譜中無用的波長變量，再利用競爭性自適應(yīng)重加權(quán)法獲取樣本阿斯巴甜的特征波長，并提取樣本光譜中阿斯巴甜特征波長的光譜值；4)應(yīng)用粒子群優(yōu)化-最小二乘支持向量機法將樣本光譜中阿斯巴甜特征波長的光譜值與阿斯巴甜的真實含量值進行關(guān)聯(lián)，建立無糖可樂中阿斯巴甜含量的定標模型，并輸入至計算機8內(nèi)。
[0019]而后將待測樣本12置于載物臺11上，調(diào)整光路切換器5，使光纖4與光纖6連通；同時打開光源16，光源16產(chǎn)生的光束15經(jīng)分束鏡14后，50%的光束15被反射，成為反射光束17，50%的光束15被透射，成為透射光束13 ;反射光束17被反射鏡I反射后，透過中性密度濾光片2進入反射準直透鏡3，再經(jīng)過光纖4、光路切換器5及光纖6，由CXD光譜儀7采集反射光束17的近紅外光譜，并保存在計算機8里；再次調(diào)整光路切換器5，使光纖9與光纖6連通，透射光束13照射到待測樣本12，透過待測樣本12的光線進入透射準直透鏡10，再經(jīng)光纖9、光路切換器5及光纖6，由CXD光譜儀7采集待測樣本12的近紅外光譜，并保存在計算機8里。
[0020]在本實施例中，為消除光源16波動的影響，將待測樣本12的近紅外光譜除以反射光束17的近紅外光譜，作為待測樣本12的最終近紅外光譜。
[0021]對待測樣本12的近紅外光譜進行處理:1)采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消除樣本光譜的噪聲信號，并對去噪后的樣本光譜進行微分處理；2)對微分處理后的樣本光譜，提取阿斯巴甜特征波長的光譜值；3)將阿斯巴甜特征波長的光譜值輸入至計算機8內(nèi)所建立的定標模型中，即可獲得待測樣本12的阿斯巴甜含量。
[0022]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測方法，其特征在于，首先收集具有代表性的無糖可樂樣本，而后通過分析處理建立無糖可樂中阿斯巴甜含量的定標模型，最后將待測無糖可樂的阿斯巴甜含量檢測經(jīng)過處理后輸入定標模型中，可快速獲得待測無糖可樂的阿斯巴甜含量，具體步驟如下: 1)收集不同廠家及不同生產(chǎn)時間具有代表性的無糖可樂樣本； 2)采集步驟1)中收集的無糖可樂樣本的近紅外光譜，采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消除無糖可樂樣本光譜的噪聲信號，并對去噪后的無糖可樂樣本光譜進行微分處理，即得無糖可樂樣本光譜信號集合； 3)測定步驟1)中收集的無糖可樂樣本中的阿斯巴甜真實含量，得無糖可樂樣本阿斯巴甜真實含量值集合； 4)對步驟2)中獲得的無糖可樂樣本光譜信號集合，采用無信息變量消除法去除無糖可樂樣本光譜信號中的無用波長變量，再利用競爭性自適應(yīng)重加權(quán)法獲取無糖可樂樣本光譜信號中阿斯巴甜的特征波長，并提取無糖可樂樣本光譜信號中阿斯巴甜特征波長的光譜值，得樣本阿斯巴甜特征波長光譜值集合； 5)應(yīng)用粒子群優(yōu)化-最小二乘支持向量機法將步驟4)中獲得的樣本阿斯巴甜特征波長光譜值與步驟3 )中阿斯巴甜的真實含量值進行關(guān)聯(lián)，進而建立無糖可樂中阿斯巴甜含量的定標模型； 6)采集待測無糖可樂的近紅外光譜，采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)消除待測無糖可樂光譜的噪聲信號，并對去噪后的待測無糖可樂光譜進行微分處理，得待測無糖可樂光譜信號； 7)對步驟6)中獲得的待測無糖可樂光譜信號，提取阿斯巴甜特征波長的光譜值，得待測無糖可樂阿斯巴甜特征波長的光譜值； 8)將步驟7)獲得的待測無糖可樂阿斯巴甜特征波長的光譜值輸入至步驟5)所建立的定標模型中，即獲得待測無糖可樂的阿斯巴甜含量。
2.一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測裝置，包括數(shù)據(jù)存儲裝置、CXD光譜儀、光路切換器、反射準直透鏡、透射準直透鏡、濾光片、載物臺、反射鏡、分束鏡及光源；其特征在于，數(shù)據(jù)存儲裝置與CCD光譜儀連接，CCD光譜儀與光路切換器連接，光路切換器分別與反射準直透鏡和透射準直透鏡連接；并在反射準直透鏡前端設(shè)置有濾光片，透射準直透鏡前端設(shè)置有載物臺，待測樣本置于載物臺上；另外，將光源設(shè)置在分束鏡的前端，反射鏡設(shè)置在分束鏡的一側(cè)，且分束鏡位于載物臺的前端，反射鏡位于濾光片的前端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)存儲裝置為存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)存儲裝置為計算機。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測裝置，其特征在于，濾光片為中性密度濾光片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測裝置，其特征在于，光路切換器通過光纖分別與反射準直透鏡和透射準直透鏡連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無糖可樂中阿斯巴甜含量的快速檢測裝置，其特征在于，CXD光譜儀通過光纖與光路切換器連接。
【文檔編號】G01N21/3577GK104020132SQ201410251189
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】孫通, 劉木華, 王曉, 許朋, 胡田 申請人:江西農(nóng)業(yè)大學(xué)