科研产出
高气压光电离-化学电离-飞行时间质谱在绿茶香型快速鉴别中的应用
《分析化学 》 2019 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：茶香是决定茶叶品质的重要因素之一。本研究基于动态顶空进样-高气压光电离-化学电离-飞行时间质谱仪(HPPI-CI-TOFMS),结合偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)和层聚类分析(HCA)等多元统计分析技术,建立了一种快速鉴别绿茶香型的方法,并通过受试者工作特征曲线(ROC)以及置换检验对分类方法进行评估。采用本方法对收集自四川、贵州、浙江、安徽等不同产地的4种香型(嫩香型、栗香型、嫩栗香型、熟栗香型),共31个绿茶样品进行茶香挥发性有机物(VOCs)指纹谱分析。在所得茶香VOCs的HPPI/CI质谱图中,不同香型绿茶特征谱峰的种类和相对强度差异明显;多元统计分析结果表明,同种香型的绿茶样品挥发性茶香成分的自身差异较小,但不同香型之间存在较大差异,可实现准确的分类鉴别,方法模型对未知样品的预测能力达到85.1%,并通过样本验证组测试了该模型的准确度。本方法为绿茶香型的有效鉴别提供了新的思路和途径,在食品的品质评价和质量安全等领域具有潜在的应用价值和良好的发展前景。
关键词： 高气压光电离-化学电离 飞行时间质谱 绿茶香型 多元分析 挥发物指纹谱
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基于BP神经网络的血液荧光光谱识别分类研究
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：光谱技术在生物和医学检测方面具有积极的应用前景。由于血液成分的复杂性和类同性,有关不同动物血液光谱识别分类的技术研究尚未出现较为完善的结论。基于机器学习理论,以BP神经网络为工具,建立了对不同动物血液荧光光谱进行特征提取和识别分类的方法。实验采用Cary Eclipse光谱仪分别采集了鸽、鸡、鼠、羊四种动物不同浓度(1%和3%)的全血与红细胞荧光光谱数据(每个类型样本各50组数据);基于移动平滑算法对原始数据进行了平滑处理,以减少实验仪器噪声对特征提取和识别分类的影响;进一步根据血液光谱数据的特性,该文出了"组合放大"的特征提取方法,并建立了BP神经网络分类器进行训练和识别。相比于常用的光谱数据(单一)特征,提出的"组合放大"特征和所设计的BP神经网络能对不同动物、不同类型(全血与红细胞)、不同浓度(1%和3%)的血液荧光光谱实现100%的准确分类,同时神经网络测试误差均远小于设定的允许误差值。研究的动物血液光谱特征提取及识别技术具有较好的普适性和可靠性,在农业、食品检查、以及生物医学检测等方面均可发挥重要作用。
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连续小波变换定量反演土壤有机质含量
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：以北京市东部地区96个潮土土样的土壤参数及对应光谱数据为数据源,采用连续小波多尺度分析处理与分析。首先将土壤光谱进行初步处理,生成小波系数,其次将土样的有机质含量与小波分解系数开展相关性分析,提取特征波段,最后采用特征波段建立预测耕层有机质含量的模型。结果表明:经连续小波处理后,光谱对耕层有机质含量的预测能力明显优于传统光谱变换技术;经连续小波分解后,对土壤有机质含量的预测能力随光谱分辨率降低呈先降后升再降的趋势;连续小波分析算法可提升土壤光谱对有机质含量的估测能力,与土壤高光谱反射率相比,基于连续小波变换的土壤有机含量最佳的精度提高19%;由于光谱分辨率为80nm建立的模型精度较高,其R~2达到0.632,这表明在连续小波算法下,光谱分辨率较低的宽波段数据可用于土壤有机质含量的监测。
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连续统去除法分析不同马铃薯品种高光谱差异性
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：在我国实施"马铃薯主粮化"战略的背景下,加强马铃薯相关的研究显得十分有意义。比较和分析不同马铃薯品种不同时期的光谱差异性,旨在为马铃薯品种鉴定、马铃薯与其他作物的区分、马铃薯空间分布提取、马铃薯病虫害监测、马铃薯受各种胁迫的影响以及各种作物识别研究等提供理论和技术支持,也为作物高光谱相关研究提供新思路。对在吉林地区大田试验获取的马铃薯早熟品种费乌瑞它和中晚熟品种延薯4号结薯期和块茎膨大期等关键生育期的样品的冠层高光谱反射率数据,首先利用Savitzky-Golay平滑滤波进行去噪声处理,获取其连续统去除光谱并提取出最大吸收深度、总面积、左面积、右面积、对称度、面积归一化最大吸收深度6个特征参数。同时对滤波后的光谱反射率数据和连续统去除光谱反射率数据进行一阶微分处理。在对不同马铃薯品种这两种光谱反射率曲线对比分析的基础上构建反射率差异性指数、一阶导数差异性指数、连续统去除光谱特征参数差异性指数共3类8种差异性指数作为评价指标。其中反射率差异性指数和一阶导数差异性指数研究"绿峰"550nm,"红谷"670nm以及可见光-近红外平台760nm附近的波段。利用这些差异性指数定量地分析了不同马铃薯品种高光谱差异性。将连续统去除法应用到植物高光谱差异性分析中来,并且深入到不同马铃薯品种以及其不同生育时期。构建的差异性指数取得了很好的评价效果,结果表明:(1)相比反射率差异性指数和最大吸收深度差异性指数,一阶导数差异性指数、总面积差异性指数、左面积差异性指数、右面积差异性指数、对称度差异性指数和归一化差异性指数都可以很好地描述不同马铃薯品种的高光谱差异性,连续统去除光谱局部放大了两个不同马铃薯品种的高光谱差异;(2)滤波光谱和连续统去除光谱反射率差异性最大的波长位置和时间都相同,均处于8月16日波长671.24nm处;最大吸收深度差异性指数值最大仅为0.01;滤波光谱一阶导数差异性指数值在6月24日波长673.55nm处最大达到0.977,连续统去除光谱一阶导数差异性指数在6月24日波长759.74nm处最大达47.87,在不同马铃薯品种光谱差异性分析中作用最为明显;总面积差异性指数值、右面积差异性指数值、对称度差异性指数值和归一化差异性指数值均在6月24日最大,最大值分别为0.13,0.214,0.205和0.113,左面积差异性指数值在7月24日最大,为0.199;(3)根据所构建的差异性指数定量评价结果综合推测可知,两个不同马铃薯品种高光谱差异最大的时期处于早熟品种费乌瑞它结薯期的中晚期,中晚熟品种延薯4号结薯期的初期。
关键词： 马铃薯品种 连续统去除法 关键生育期 高光谱 差异性指数
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不同高光谱特征参数区分马铃薯品种的优劣势分析
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：对马铃薯关键生育期的高光谱遥感图像进行特征提取和分析,提出了一种快速区分不同马铃薯品种的方法。以两个早熟和中熟马铃薯品种为研究对象,采集其块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期的冠层反射光谱曲线,对实测反射光谱曲线进行Savitzky-Golay滤波平滑和一阶微分处理,以高光谱位置参数、振幅参数、面积参数、宽度参数和反射率参数为研究指标,根据21个高光谱特征参数的贡献率大小,评价了其区分不同马铃薯品种的优劣。结果表明:(1)同一类高光谱特征参数在不同生育期区分马铃薯品种的能力不同:高光谱位置参数、宽度参数和反射率参数在块茎膨大期区分不同马铃薯品种的能力最强,淀粉积累期次之;高光谱振幅参数和面积参数在淀粉积累期的区分能力最强,块茎膨大期次之,五类高光谱特征参数在块茎形成期的区分能力均最差。(2)同一生育期5类高光谱特征参数区分马铃薯品种的能力也存在差异。在块茎形成期,五类高光谱特征参数的区分能力从强到弱依次为:反射率参数>振幅参数>面积参数>宽度参数>位置参数;在块茎膨大期和淀粉积累期,从强到弱依次为:面积参数>振幅参数>反射率参数>宽度参数>位置参数。综合能力从强到弱依次为:面积参数>振幅参数>反射率参数>宽度参数>位置参数。
关键词： 光谱特征 光谱参数 马铃薯品种 滤波处理 一阶微分
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基于亲水作用色谱和反相色谱四极杆-飞行时间质谱技术的水稻叶片代谢轮廓分析
《分析化学 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：采用四极杆-飞行时间液相色谱-质谱联用(Q-TOF LC/MS)方法,比较不同提取方法对水稻叶片中代谢物提取结果的影响,建立了HSS T3和XBridge Amide相结合的水稻叶片代谢轮廓分析方法。以检出峰数目、初步鉴定的代谢物数量、种类以及代谢途径为指标,探讨了甲醇-氯仿-水,甲醇-氯仿-氨水,甲醇-甲基叔丁基醚-水3种提取方法和不同色谱系统对水稻叶片中代谢物提取及分离的效果。结果表明,甲醇-氯仿-水对水稻叶片中代谢物的检出覆盖率最高,提取到的独有代谢物最多,分别为苯甲酸、木樨草素、α-亚麻酸、乌头酸、赤霉素A12醛、异牧荆素、L-谷氨酸;HSS T3和XBridge Amide色谱柱同时应用实现了对极性不同的代谢物较全面的检测,初步鉴定到16种有机酸、17种核苷酸、21种氨基酸、66种脂肪酸、11种磷脂、7种鞘脂,XBridge Amide在分离检测磷脂和鞘脂类化合物方面具有明显优势;鉴定到的代谢物所涉及的代谢途径为嘌呤代谢、嘧啶代谢、三羧酸循环、精氨酸代谢、脂肪酸代谢、磷脂代谢、鞘脂代谢、苯丙氨酸代谢以及维生素B2的合成。两种色谱柱初步鉴定到的代谢物和涉及的代谢途径均存在一定的互补性,本方法可望用于水稻代谢表型的差异性研究。
关键词： 四极杆-飞行时间质谱 提取方法 反相液相色谱 亲水作用色谱 水稻叶片 代谢轮廓分析
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一种高效有机结合态磷肥的多谱学分子形态表征
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：当前,磷肥不合理施用引发的资源危机和环境问题日益凸显,创制新型磷肥、提高磷肥利用率是保障农业生产、环境安全及可持续发展的关键。鉴于有机结合态磷肥不易被土壤组分固定,在土壤中移动性强,作物有效性高,研发新型有机结合态磷肥有望从根本上突破并解决无机磷肥利用率低的问题。新近,新型有机结合态磷肥的研发方兴未艾,而有机结合态磷肥的赋存形态及其高效机理尚不清楚。基于多种有机结合态磷肥研制及肥效方面的研究成果,选取价格低廉、肥效稳定的淀粉基磷肥,采用液相磷-31核磁共振(P-NMR)技术、同步辐射X射线吸收近边结构谱(XANES)技术在分子层面上对其磷形态进行表征。将供试淀粉基磷肥酶解制成α-极限淀粉糊精,溶解于45%的二甲亚砜,通过液相P-NMR分析发现该磷肥中总磷含量约为5 218mg·kg~(-1),与灼烧-比色法测得的结果一致;其中磷主要以有机形态赋存,正磷酸单酯占总磷比例达75.8%。正磷酸二酯含量为17.3%,而无机磷仅占总磷含量的6.9%。另外,通过指纹图谱比对,供试样品磷的K-边XANES谱与植酸磷的谱图极为相似。以上研究结果表明该淀粉基磷肥中磷以正磷酸单酯为主,为深入揭示有机结合态磷肥的高效机制提供了重要依据。
关键词： 磷 分子形态 液相磷-31核磁共振 X射线吸收近边结构谱 肥料
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应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：高光谱成像技术不仅可以获得样品的图像信息,每个像素点还包含了光谱信息,因其信息量丰富的特点已在食品安全检测方面得到了应用。该研究应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺。分别采集纯偶氮甲酰胺、纯面粉和面粉中10种不同浓度偶氮甲酰胺混合样品的高光谱图像。通过比较纯偶氮甲酰胺和纯面粉的平均漫发射光谱,找到两者区分度较大的4个吸收波段:1 574.38,2 038.55,2 166.88和2 269.91nm。采用二阶导数对样品图像中的像素点光谱进行预处理,通过光谱角制图、光谱相关角和光谱相关性度量三种光谱相似性分析方法对混合样品中的偶氮甲酰胺像素和面粉像素进行检测。结果表明,预处理后的平均光谱不能有效检测面粉中偶氮甲酰胺;单像素点光谱结合光谱相似性分析实现了混合样品中偶氮甲酰胺像素和面粉像素的分类;分类结果的验证显示了偶氮甲酰胺像素和面粉像素的正确分类。研究结果为利用高光谱技术检测面粉中添加剂提供了方法支持,为食品中掺杂物的检测提供参考。
关键词： 高光谱成像 面粉 偶氮甲酰胺 光谱相似性分析 分类
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同位素稀释-气相色谱串联质谱法测定饲料中指示性多氯联苯
《分析化学 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：建立了气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)测定动物饲料中6种指示性多氯联苯的痕量分析方法。样品中的多氯联苯经溶剂加速萃取,用44%酸性硅胶柱脱脂和复合硅胶柱净化,气相色谱-串联质谱法分析。采用DB-5MS毛细管柱分离,电子轰击电离源(EI)电离,多反应监测模式下(MRM)检测,同位素稀释法进行定量分析。结果表明,方法的线性范围为0.1～500.0 ng/m L,相关系数(R~2)均大于0.999,平均相对响应因子(RRF)为1.08～1.21;定量限为5.5～9.2 pg/g,样品添加回收率为92.8%～109.7%,RSD为1.6%～14.8%;定量内标的回收率为32.6%～90.2%。应用此方法对北京市周边地区采集的10个配合饲料样品进行检测,6种指示性PCBs均有检出,其中PCB28和PCB52为优势单体,总浓度范围为54.7～191.7 pg/g,远低于我国国标饲料限量标准(10μg/kg)。
关键词： 指示性多氯联苯 饲料 气相色谱-串联质谱法
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不同LED光质对枳壳幼苗生长发育的影响
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：重庆是全国唯一的柑橘黄龙病非疫区及首创"柑橘良种无病毒三级繁育体系"的产区。但是,由于重庆年均日照时数少且年内分配不均,使其柑橘育苗周期显著长于其他产区,严重制约了重庆柑橘苗木产业的发展速度。利用新型节能光源发光二极管(LED)进行秋冬季补光,可缩短柑橘育苗周期,加快优质无毒柑橘新品苗木的繁育。为了阐明不同LED光质及配比对枳壳幼苗生长发育的影响,以砂培枳壳幼苗为试验材料,采用6种LED光处理(红光、蓝光、红蓝1∶1、红蓝4∶1、红黄蓝4∶1∶1和白光),统计、测定了植株的表型和生物量指标,为缩短柑橘砧木及新品种苗木繁育周期提供理论和实验依据。结果表明:与荧光灯相比较,不同的LED复合光均显著促进了根伸长、茎增粗(除红蓝1∶1外)、叶变窄;LED红蓝1∶1和红蓝4∶1复合光抑制茎伸长、叶片数形成,促进叶增厚,且后者的叶长被促进、叶面积增大;而红黄蓝4∶1∶1复合光促进茎伸长、叶形成、叶伸长、叶变薄和叶面积增大。相对于单色光来说LED白光及高比例红光的复合光更有利于枳壳幼苗物质合成以及其地上、地下物质分配量;且LED红黄蓝4∶1∶1复合光下枳壳幼苗地上部分的生物量最大,而根冠比最小。因此,LED红黄蓝4∶1∶1复合光最适宜于枳壳幼苗的物质合成与地上部分生长,可为光照不足季节或地区(特别是重庆地区)柑橘苗木的LED精准补光技术构建提供理论依据。
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