基于漫反射紅外光譜法的糧食真菌毒素檢驗方法

何少微，趙　怡

（浙江華才檢測技術(shù)有限公司，浙江諸暨 311800）

摘　要：真菌毒素嚴重威脅糧食的質(zhì)量安全，對人體健康危害極大，開(kāi)展基于漫反射紅外光譜法的糧食真菌毒素檢驗方法研究。采集光譜數據，得到原始光譜圖。通過(guò)數據處理與校正，去除影響樣本光譜的異常信息。實(shí)驗結果表明，能夠清楚地反映樣品的光譜特征，檢測精度符合糧食要求，本文方法具有可靠性。

關(guān)鍵詞：漫反射紅外光譜法；真菌毒素；檢測方法；多元散射校正

 

1　材料與方法

1.1　樣品來(lái)源

本文收集了全國各地的糧食稻谷樣品50份，樣品來(lái)源范圍廣，具有較好的代表性，選擇混合均勻的稻谷樣品，每份不低于200 g，經(jīng)過(guò)脫殼除雜處理，粉碎過(guò)篩，現磨現用。

1.2　儀器與試劑

實(shí)驗設備選用瑞典儀器公司的近紅外光譜儀，光譜測量范圍300～1 600 nm，THU35C 型礱谷機、FA2104A型電子天平（精度為0.01 g）。實(shí)驗的試劑主要包括黃曲菌素B1酶試劑盒、葡萄糖、無(wú)水乙醇、氫氧化鉀和異丙醇等。

1.3　實(shí)驗方法

1.3.1　實(shí)驗原理

漫反射形式是紅外光譜采集的另一種形式，主要用作固體粉末樣品的采集[1-2]。紅外光譜反射的漫反射光通過(guò)抗真菌毒素抗體與酵素抗原和待測抗原的競爭反應，利用酵素的催化顯色反應檢測真菌毒素。

1.3.2　操作步驟

使用礱谷機將樣本脫殼粉碎，稱(chēng)取8.0 g樣品放入容量為60 mL的試劑瓶中，加入10 mL甲丙醇后振蕩20 min，再進(jìn)行過(guò)濾后收集，制得樣品提取液，待測樣品溶液通過(guò)樣品稀釋液制得。將樣本孔設置為3類(lèi)，一個(gè)調零孔，24個(gè)對照孔，其余為樣本孔，按照順序依次編號。在1號孔加入樣品稀釋液，對照孔加入標準溶液，樣品孔加入待測樣液，再向1號加入酵標抗原稀釋液，其余孔加入酵標抗原溶液。

1.3.3　光譜數據采集

紅外光譜技術(shù)最關(guān)鍵的環(huán)節是實(shí)驗數據的采集過(guò)程[3-4]，通過(guò)采集樣本的光譜數據以及獲取使用標準方法的實(shí)測數據，對光譜做預處理，建立光譜變量與實(shí)測值之間的校正模型，對稻谷樣本進(jìn)行光譜采集和實(shí)際值的測定。將制備好的樣本根據發(fā)酵周期去除樣本，以每10個(gè)為1組進(jìn)行光譜采集。在整個(gè)采集過(guò)程中，應保證室內溫度恒定，大約在25 ℃，濕度在60%以上。利用光纖探頭緩慢放入三角瓶中，緊貼于樣本表面，盡量保證在測試時(shí)人工操作的穩定性，需要采集不同位置的光譜，將平均光譜作為該樣本的最終光譜，得到原始光譜圖。

1.3.4　數據處理與校正

光譜數據的處理是由Indico軟件和配套的標準白板進(jìn)行數據處理。在樣品采集完成后，需要進(jìn)行預處理，并利用多元散射校正的方法實(shí)現對待測樣品的校正，獲得更理想準確的光譜數據[5]。多元散射校正法對光譜處理的具體公式如下：

  

式（1）為平均光譜，式（2）為式（1）的線(xiàn)性回歸，式（3）是對每一條光譜作多元散射校正，其中G是校正集的光譜矩陣，Gi為第i個(gè)樣品的光譜，zi和mi是第i個(gè)光譜與平均光譜的線(xiàn)性回歸斜率與截距，n為光譜樣本數量，通過(guò)調整不同的斜率和截距，減少光譜差異，盡量保留原有的組分信息，通過(guò)校正，隨機變異得到一定程度的去除。

2　結果與分析

2.1　光譜圖像結果分析

本文對收集的50份稻谷樣品進(jìn)行真菌毒素的測定，將稻谷真菌毒素分為3個(gè)濃度梯度光譜圖像進(jìn)行測定分析，紅外光譜圖如圖1所示。

 

圖1中，光譜曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)多元散射的校正后，分辨率有所提高，能顯示出樣品明顯的光譜特征，找到吸收光譜位置。利用多元線(xiàn)性回歸方法校正處理，對預測集的25個(gè)稻谷樣品的毒素含量進(jìn)行預測，考察本文方法的預測精度和穩定性，其具體方程為：

T=0.861 2c+2.587 6（4）

式中：c為特征波數的吸光度值；T為稻谷中真菌毒素。

2.2　標準參考值與預測值的相關(guān)性

由圖2可知，在去除異常稻谷樣品情況下，預測值在總體上與實(shí)際值保持一致，有7份樣品的預測值與實(shí)際值基本相同，僅有3份樣品預測值與實(shí)際值相差較多，最多相差

3.89 μg/kg，整體預測精度滿(mǎn)足國家糧食檢測精度要求，表明本文方法具有可靠性。

 

3　結論

本文采用基于漫反射的紅外光譜法對糧食樣本進(jìn)行采集，并通過(guò)多元散射對樣本進(jìn)行處理和校正，對真菌毒素的檢驗取得了一定的研究成果，同時(shí)還存在諸多不足。本文所有樣本都進(jìn)行了壓實(shí)處理，控制對光輻射的影響，但人工壓實(shí)與實(shí)際自然條件下的稻谷仍存在差異，在今后的研究中應考慮這一情況。

參考文獻

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