富硒富锌食品检验检测方法研究

聂鹏宇 颜寿 陈利 黄梓钰 刘翰林 赵兰

摘 要：为了降低由于检测指标多样化引起的检测效率较低的问题，研究富硒富锌食品检验检测方法。利用基于太赫兹透射光谱对提取待检测食品的指标参数，对数据结果进行平滑去噪处理，以此提高数据结果的可靠性，最后对于处理后的结果进行投影处理，以最大方差对投影结果进行排序，实现对食品成分的全种类分析，提高其检测效率。试验结果表明，其可以在0.4 h内完成对所有检测指标的准确测定，具有较高的检测效率。

关键词：富硒富锌食品;检验检测;太赫兹透射光谱;平滑去噪;最大方差

Study on Inspection Methods of Selenium and Zinc Rich Foods

NIE Pengyu， YAN Shou， CHEN Li， HUANG Ziyu， LIU Hanlin， ZHAO Lan

（Hejiang County Public Inspection and Testing Center （Sichuan Selenium and Zinc Rich Product Quality Supervision and Inspection Center）， Luzhou 646200， China）

Abstract： In order to reduce the problem of low detection efficiency caused by the diversification of detection indexes， the research on the detection method of selenium and zinc rich food was proposed. The index parameters of the food to be tested are extracted based on terahertz transmission spectrum， and the data results are smoothed and denoised to improve the reliability of the data results. Finally， the processed results are projected， and the projection results are sorted by the maximum variance to realize the full type analysis of food components and improve the detection efficiency. The experimental results show that it can complete the accurate determination of all detection indexes in 0.4 h and has high detection efficiency.

Keywords： selenium and zinc rich food; inspection and detection; terahertz transmission spectrum; smooth denoising; maximum variance

自21世纪以来，我国经济得到了快速发展，人们的饮食结构也开始出现变化，人们对于食品的追求不再是温饱，而是对营养均衡提出了更高要求[1]。在此背景下，食品行业得到迅猛发展，不同类型的食品开始出现在市场上[2]。与此同时，由于我国人口庞大，地域辽阔，市场的监管一直是一项繁重的工作，特别是食品市场，其与人们的身体健康直接相关，与人们的生活关系也最为密切[3]。实现食品市场有效监管的一个重要手段就是对食品质量的检验检测，其不仅穿插于食品的流通过程中，也是其进入市场的必经环节[4]。现阶段，对于食品的检验检测主要是通过相关因素间接进行的，这样的检测虽然具有较高的检测效率，但检测结果的可靠性存在一定的提升空间。因此，深入对食品检验检测方法的研究具有重要意义[5]。基于此，本文提出对富硒富锌食品检验检测方法的研究，并通过试验验证了该方法的实际应用效果。通过该研究，以期为提高食品检验检测效率提供有价值的参考。

1 富硒富锌食品数据采集

对于富硒富锌食品，其检验检测不仅仅是对其安全性的检测，同时也包括对其营养指标以及添加物的检测[6]。因此，本文设计的富硒富锌食品检验检测方法主要通过对太赫兹光谱实现的指标参数进行提取，再结合化学计量分析的方式，实现对全检验检测指标的统一检测。

1.1 食品指标参数提取

在太赫兹时域光谱技术中，基于太赫兹透射光谱提取指标参数是一种运用较为广泛的方法。因此，本文采用该方法对待检测食品的检测指标进行提取。

规定在无样品情况下，太赫兹信号的输出结果为参考标准，即0，以此为基础，对检测样品的指标参数进行输出。在对食品进行检测时，将其统一处理为长宽高分为2.0 cm×2.0 cm×0.5 cm的片状，并确保样品的表面平整，厚度均匀，通过这样的方式，确保对其进行太赫兹脉冲检测时，检测脉冲能够最大限度垂直发送到样品的表面，提高检测结果的准确度。

假设样品检测的输出信号为E（t），参考信號的输出结果为E0（t），那么，将通过对两个信号进行傅里叶变换，既可以得到其对应的指标参数g和g0，则检测输出信号与参考信息之间的传递关系可以表示为：

  （1）

式中：A（t）表示检测样品输出信号振幅与参考信号振幅之间的比值关系;（t）表示检测样品输出信号与参考信号之间的相位差;k表示信号的误差参量;e表示检测样品输出信号的单位振荡距离。在传输函数的基础上，可以计算出样品的复折射率为：

   （2）

式中，P（t）表示样品对太赫兹脉冲的折射率，d为样品的厚度。

以此为基础，得到最终测试样品的吸收系数为：

  （3）

式中，Q表示测试样品的吸收系数。

通过上面的方法，构建检测参数之间的相互联系，并能够通过函数对其进行表达，以此确保对待检测食品的检测数据更高的准确性，为最终检测结果的可靠性提供保障。

1.2 数据的预处理

在利用太赫兹光谱对视频指标进行测量过程中，由于外界环境、试验仪器精度、操作误差等多方面原因都会影响，输出的结果先不要经过预处理才可以作为最终检测结果判断依据。为此，本文对检测结果进行平滑去噪处理。

对光谱输出的数据进行平滑，减少噪音对样品信号的干扰，提高信噪比。对于此，本文在[0，20]范围内取若10个连续的奇数点，以此来对中心点的数值进行预测。并在取值范围内设置一个窗口，用于数据平均近似中心点的采集，并将采集结果以相同距离进行移动，以此实现对其的平滑处理，其过程可以表示为：

   （4）

式中，L表示其移动的步长，表示窗口大小的参数，表示其标准差，表示信号平均近似中心点的数据值。

对于不同食品，其检测结果输出的信号长度也是不同的，因此，设置窗口的大小是可调模式，当信号中包含的数据越多时，则相应地增大窗口的参数，当信号中包含的数据越少时，则相应地减小窗口的参数，以此避免样品中特征信息的损失。

2 指标检测结果分析

对于预处理后的检测结果，将其作为最终检测指标的判断依据，对此，本文主要针对富硒富锌食品的检测重点，对其成分进行分析。本文对食品成分分析是通过对预处理后的监测数据进行数学变换实现的。

将监测数据中的高维光谱数据进行投影，其可以表示为：

  （5）

式中，（t）表示其投影结果，f（t）表示输出的光谱中的高维筛选。

由上可以得到一组各维度线性无关的投影结果，也就是检验检测指标的结果，以此为基础对食品中待检测指标的结果进行分析时，本文以最大方差为原则，第一个基向量为数据最为分散的方向，此时方差最大，也就是食品的主要成分，另一个即为与第一主成分正交的向量中方差最大的方向，为次主成分。按照这个顺序，根据检验检测的需求，对投影的范围进行变换。

设光谱数据为m个采样数据，每个数据有n个特征，需要投影到k维坐标系。具体的计算步骤如下：①将数据排成n行m列的矩阵X;②将X按行减去这一行求得的平均值;③计算协方差矩阵;④计算协方差矩阵的特征值以及对应的特征向量;⑤按从大到小依次选取前k个特征值对应的特征向量按行排列成矩阵P;⑥求得投影后的数据Y=PX。由此，就可以实现1次检测完成对多个检测指标的结果输出。

3 试验测试

为了测试本文提出的检验方法的检验效果，进行了测试试验，同时为了使测试结果的评价更加具有可靠性，采用以微波检测为基础的食品检验检测方法和以液相色谱为基础的食品检测方法同时进行测试。

3.1 测试材料

试验选择的测试对象为香豆素类化合物，其作为一种在富硒富锌食品中的重要的成分，在较多方面都有较高的生物利用度。本节试验样品中香豆素化合物共分为5种，分别为香豆素、3-羟基香豆素、4-羟基香豆素、7-羟基香豆素和6，7-二羟基香豆素，选择的食品为黑香豆。

3.2 测试结果

在上述测试环境下，分别采用3种方法对黑香豆中的物种成分进行检测，结果如表1所示。

由表1可知，在3种检测方法中，本文方法的检测耗时最短，完成全部指标检测的耗时仅为0.4 h，而另外两种方法完成单个指标的检测的耗时就已经达到了0.4 h，整体耗时基本在2.5 h以上。这主要是因为本文方法实现一次性对多个指标的检测，大大提高了检测效率，降低了时间开销，同时，从表中可以看出，本文检测结果与参考值之间具有较高的拟合度，表明本文检测方法在提高检测效率的同时，并未影响检测结果的可靠性。

4 结论

随着饮食结构的不断升级，食品的种类也呈现出明显的多样化趋势，在此背景下，食品安全问题成为了全民关注的重点，因此，食品的检验检测是确保食品安全的重要保障。本文提出富硒富锌食品检验检测方法研究，提高了对食品检测结果的可靠性，以期为食品安全检测工作提供帮助，为消费者的饮食安全提供保障。

参考文献

[1]张璐，李可强，朱辉，等.减肥类保健食品中非法添加化学药物及检测技术研究进展[J].食品安全质量检测学报，2021，12（3）：904-913.

[2]韦秀胆.食品检验检测质量控制与关键细节问题[J].中国食品，2021（12）：126-127.

[3]龚建华，苗雪雪，成红兰，等.富硒农产品硒含量检测方法的研究与探讨[J].农业科学，2020（8）：551-558.

[4]趙晨曦，高佳，付志斌，等.食品中硒总量检测方法研究进展[J].食品安全质量检测学报，2021，12（5）：1653-1661.

[5]常亮.食品检测方法标准实施有效性的影响因素及对策[J].中国食品工业，2021（1）：66-67.

[6]吴宇燕.食品检测分析中仪器分析法的应用研究[J].商品与质量，2020，6：153.