不同类别白菜傅立叶变换红外光谱判别研究

李晓颖等

摘要 [目的]利用傅立叶变换红外光谱（FTIR）技术对不同类别的白菜进行判别区分分析。[方法]将不同类别的白菜打浆处理，经冷冻真空干燥后结合FTIR技术对白菜溴化钾压片扫描，对中红外光谱数据进行DA聚类判别分析，并对模拟甲醛白菜样品做预测判别分析。[结果]试验得出，30个普通白菜、78个绿色白菜及30个模拟甲醛处理白菜建模样品能有效地聚类分布在不同区域；预测4个模拟甲醛处理的白菜样品都能准确判别分布在甲醛白菜范围内，准确率超过95%。[结论] 利用FTIR技术结合光谱数据的DA判别分析，能较准确地对普通白菜、绿色白菜、模拟甲醛处理白菜进行区分分析，并对抽样验证甲醛白菜的类别进行准确预测判别。

关键词 傅立叶变换红外光谱；白菜；DA分析

中图分类号 S634.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）13-04055-02

Abstract [Objective] To study a method for discriminate the different types of Chinese cabbages by Fourier Transform infrared spectroscopy. [Method] After the different types of Chinese cabbages were homogenated and then freezedried under vacuum， FTIR scan technology was applied to the KBr tablets of Chinese cabbages. The data of FTIR were analyzed via discriminant cluster analysis and the Chinese cabbage samples dealt with formaldehyde were distinguished. [Result] Due to research， it was shown that 30 samples of ordinary cabbages， 75 samples of green cabbages， and 30 samples of cabbages dealt of formaldehyde as the model data can be well distributed in three different areas respectively. Furthermore， the 4 samples of cabbages dealt of formaldehyde for prediction of type were judged correctly. The accuracy rate was more than 95%. [Conclusion] Combining FTIR technology with DA discriminant analysis for data， the ordinary， green and formaldehyde cabbages can be distinguished accurately as a model and the type of cabbage dealt of formaldehyde was predicted correctly.

Key words Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR）； Chinese cabbages； Discriminant analysis

白菜是十字花科叶用蔬菜，含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素和多种矿物质。白菜耐储存，是北方冬天重要的蔬菜之一。目前在市场上最常见的销售大白菜主要有绿色大白菜以及普通大白菜，它们的价格往往差别较大，但很难用肉眼进行区别。另外，据报道有个别不法商贩为改善白菜外观，延长白菜保质期，采用甲醛稀释溶液喷淋处理白菜，易造成潜在的食品安全问题[1]。为能有效区别这3类白菜，更好地促进农产品级别准确分类，及时发现问题，保障食品安全，需要研究一种能根据白菜内在化学成分不同而进行聚类判别分析的方法。

傅立叶变换红外光谱技术一般不需要对样品进行复杂的化学前处理，检测分析所需样品用量较少，对样品无污染、无破坏[2]，获得与化学结构相关的信息量大。同时，由于该方法具有指纹特征分析、谱图整体分析、宏观推断分析等特点，适合用于分析复杂化学组成体系[3]，如食品油脂[4]、大白菜营养成分[5]以及无机矿物[6]等都有研究报道，尤其在中药鉴别真伪中更得到了广泛应用[7]。但利用红外光谱技术结合DA判别分析的方法在食品分析中的研究报道仍然较少，特别是对白菜等农产品的聚类判别分析很少报道。

绿色白菜、普通白菜以及模拟甲醛处理的白菜在化学组成及含量、各组分含量比例都存在一定差异，红外光谱具有指纹细微的特征性，借助这种差异，可以运用DA判别分析方法对其红外光谱进行解析，实现这3类不同白菜的类别识别。笔者建立一种将样品经过简单处理，然后通过傅立叶变换红外光谱扫描获得光谱数据，利用DA判别分析区分这3类白菜，并对模拟甲醛处理的白菜进行预测判别的方法，以期为保障食品安全提供一定的参考技术方法。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样品。

普通白菜：购于中国农业大学附近的超市和蔬菜市场。

绿色白菜：购于北京市朝阳区绿色有机蔬菜超市及专卖店。

1.1.2 主要仪器及试剂。

主要仪器：Spectrum 100傅立叶变换红外光谱仪，美国Perkin Elmer；

FD1A50冷冻干燥机，北京博医康实验仪器有限公司；YP2压片机，上海山岳科学仪器有限公司；Sartorius Bsllos分析天平，北京赛多利斯天平有限公司；PH9030A干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；MilliQ超纯水仪，美国密理博公司。主要试剂：KBr，J&K SCIENTIFIC LTD，光谱纯99%；甲醛溶液，汕头市西陇化工厂有限公司，分析纯37%～40%。

3 结论

利用傅立叶红外光谱扫描，收集不同波数下绿色白菜、普通白菜及甲醛处理白菜的红外光谱吸收值，通过DA判别分析，可有效地将这3类白菜聚类区分在3个不同区域，形成各自的建模聚集区，区分效果好。甲醛白菜抽样的类别判断验证试验表明，抽取的甲醛处理白菜样品都能聚类在甲醛白菜建模聚集区附近，能明显与其他2类白菜区分开，判断类别的准确性在95%以上，判别结果准确性好，能够用于白菜类别的预测判断分析，为保障食品安全提供了一种有效的参考方法。

参考文献

[1] 付丽丽.“甲醛白菜”之忧[N].大众科技报，2012-05-15（03）.

[2] 易时来，邓烈，何绍兰.FTIR光谱结合系统聚类分析的甜橙树苗鉴别研究[J].光谱学与光谱分析，2012，11（32）：3006-3009.

[3] 姜科，孔黎春，余鹏，等.不同花生品种的红外光谱分析[J].光谱实验室，2008，25（4）：550-553.

[4] ROHMAN A，CHE MAN Y B.Fourier transform infrared（FTIR）spectroscopy for analysis of extra virgin olive oil adulterated with palm oil [J].Food Research International，2010，43：886-892.

[5] 金同铭，刘玲，唐晓伟，等.用近红外光谱法测定大白菜的营养成分[J].华北农学报，1994，9（4）：104-110.

[6] 武素茹，谷松海，马德起，等.傅立叶变换红外光谱法快速鉴别非金属矿物中重烧镁[J].冶金分析，2013，33（3）：35-38.

[7] 孙素琴，刘军，周群，等.傅里叶变换红外光谱和傅里叶变换拉曼光谱法无损鉴别药材的真伪[J].分析化学，2002，30（2）：140-143.

[8] 孙素琴，汤俊明，袁子民，等.道地山药红外指纹图谱和聚类分析的鉴别研究[J].光谱学与光谱分析，2003，23（2）：258-261.

[9] 李海涛，岳中花，张景然.高效液相色谱法检测白菜中的甲醛[J].广东化工，2012，39（16）：56-57.