第33卷，第8期 2013年8月
谱学
与光谱
分析
光
Spectroscopy and Spectral Analysis
KOPLS-DA在掺杂牛奶判别中的应用
刘蓉1，杨仁杰1，2，苗青
静，徐可欣
1.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津
300072
2.天津农学院机电工程系，天津300384
Vol. 33, No. 8. pp2083-2086
August，2013
摘要运用核隐变量正交投影(kernelorthogonalprojectiontolatentstructure，KOPLS)方法，建立掺杂牛 80（-00三 40个，采集纯牛奶及掺杂牛奶样品的近红外光谱。选择4200～4800cm为建模区间，采用KOPLS分别建立掺杂三聚氰胺、掺杂尿索、两种掺杂牛奶与纯牛奶的判别模型，并利用这些模型对未知样品进行判别。研究结果表明：与偏最小二乘判别（partialleastsquaresdiscriminantanalysis，PLS-DA)和隐变量正交投影判别(orthogonal projections to latent structures discriminant analysis，OPLS-DA)建模方法相比，KOPLS-DA具有更强的掺杂判别能力，对掺杂三聚氰胺、掺杂尿素牛奶和两种掺杂牛奶的判别正确率分别为95%，100%和 97.5%.
关键调
核隐变量正交投影；掺杂牛奶；三聚氰胺；尿索；近红外光谱
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)08-2083-04
三聚氰胺牛奶、掺杂尿索牛奶及两种掺杂牛奶与纯牛奶的判别模型，实现了掺杂牛奶的正确判定，同时与PLS-DA， OPLS-DA建模方法的预测结果进行了比较。
牛奶具有较高的营养价值，其中含有促进人体生长发育及维持健康水平的必需营养成分，如蛋白质、脂肪、乳糖和其他固形物等。随着人们生活水平的提高，奶制品在国内的消费量迅速增加。在巨大经济利益的驱使下，一些不法商贩为了达到以次充好、赚取非法利润的目的，在牛奶中添加各种掺杂物，直接危害人体健康，导致潜在危险或中毒，使乳品加工企业造成巨大损失。
关于采用光谱的方法对牛奶掺杂的报道很多[1-6]，但由于牛奶中掺杂物的多样化、微量化以及掺杂物特征峰与牛奶特征峰相互重叠等因素的影响，牛奶中掺杂物的特征信息与待分析组分之间可能呈现非线性，导致常用的线性分析方法很难从复杂、重叠、变动的光谱中提取微弱的掺杂物待征信
息。
KOPLS-DA是在OPLS-DA基础上发展起来的一种建模
方法，由于引进了核函数的非线性，使得掺杂牛奶光谱的特征解释性更强。因此，与OPLS-DA相比，KOPLSDA除了具有OPLS-DA方法高的提取特征信息能力之外，还其有强的非线性处理能力，所以对于非线性多组分的生物体系具有较强的预测能力[74]。本工作采用KOPLS-DA方法建立掺杂
1.1
实验部分试剂与样品
从超市购置三个品牌牛奶：蒙牛全脂灭菌纯牛奶、伊利
全脂灭菌纯牛奶和海河全脂灭菌纯牛奶用于试验。用电子天平秤取一定质量的分析纯掺杂物加人到纯牛奶（随机选取）中，搅拌、摇匀，得到不同质量浓度的掺杂牛奶。按照低浓度分布紫和高浓度分布松的原则，分别配置纯牛奶样本80 个，含三聚氰胺、尿素浓度范围分别为0.01～3g·L-1和
1～20g·L-的牛奶样本各40个。 1.2
牛奶光谱的采集
采用美国PerkinElmer公司的SpectrumGX傅里叶变换红外光谱仪（液氮冷却的InGaAs检测器），扫描范围为4000 ～10000cm~1，样品池厚度为1mm，端动泵自动进样系统采集光谱时样品静止在样品池中。分辨率为4cm-"，扫描间隔为8cm"，扫描次数为8。实验前，对所配置的掺杂牛奶进行均质处理。为了消除仪器漂移的影响，在测量每个样品后再采集蒸馏水的光谱作为背景，用样品光谱扣除相邻背景
收稿日期：2012-12-21，修订日期：2013-02-28
基金项目：国家自然科学基金项目（60938002，31201359，30900275）资助
作者简介：刘筹，女，1978年生，天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室副教授万方数据
e-mail: rongliutju edu, cn