肉骨粉特异性的二维相关和显微近红外光谱解析及模型

在前一个已结题基金项目研究工作的基础上，深入研究不同肉骨粉、鱼粉、饲料的质构特异性及其近红外光谱特征，构建信息量丰富、具有代表性的 "标准样本"库。通过二维相关近红外光谱、变尺度显微近红外光谱及其融合联用方法，高效解析饲料中不同肉骨粉在多信息融合的复杂近红外光谱上的归属及其强特异性光谱，阐明分析机理。通过饲料中不同肉骨粉基于"样本-样本"的二维相关近红外光谱谱图构建、解析和评价新方法研究，以及融合现代化学计量学及二维相关近红外光谱的基于微区变尺度、兼顾检测精度和检测效率的显微近红外光谱分析方法和数学模型研究，获取有效的数值特征(定量)和非数值特征(定性)信息。研究优化饲料中不同肉骨粉的近红外和显微近红外光谱定标模型传递方法和模型，为进一步提高饲料中不同肉骨粉的检测精度和检测模型的共享性奠定理论和方法学基础。研究成果对于丰富我国肉骨粉快速检测方法、防止疯牛病发生具有重要科学意义和实用价值。

项目共收集了185个鱼粉、66个肉骨粉以及250余个饲料样本。为方便样本的管理与共享，开发了基于Web的样本数据库系统。在获取上述各类样本近红外光谱数据的基础上，运用化学计量学方法，优化了样本的组成群体，构建了涵盖全部背景信息和特征信息的肉骨粉、鱼粉、饲料等的近红外光谱分析“标准样本”库。基于氨基酸分析，揭示了肉骨粉和鱼粉的蛋白组成结构特异性，为后续研究奠定了代表性样本基础。. 编制了基于Matlab的二维相关谱图计算机分析软件，实现了扫描光谱数据的自动导入和二维相关同步、异步谱图的人机交互输出。研究建立的基于样本-样本的鱼粉、豆粕二维相关近红外光谱快速判别分析模型，算法简单、计算量小、运算速度快。发现了鱼粉和肉骨粉二维相关近红外光谱敏感波长范围为5800-5400 cm-1，揭示了鱼粉和肉骨粉二维相关近红外同步谱的可视化指纹特异性，提出了一种基于温度扰动二维相关近红外光谱的鱼粉与肉骨粉视觉识别新方法。提出了以二维相关同步谱自动峰确认敏感变量、用交叉峰解析不同敏感峰间关系的光谱变量优选新方法，藉此优选出的敏感变量准确度高且具良好的传递性，据此构建的基于浓度扰动二维相关近红外光谱的饲料中肉骨粉显微近红外光谱判别分析方法和模型的分析效率大幅提高。提出了一种以样本颗粒为外扰、基于支持向量机的鱼粉/肉骨粉二维相关显微近红外光谱分析新方法。. 成功开发的基于Matlab的傅里叶变换显微近红外图像颗粒自动提取与标记软件,显著提高了颗粒光谱的提取效率。构建了不同种属肉骨粉显微近红外“标准光谱”库。分别建立了饲料中肉骨粉、鱼粉与肉骨粉以及猪、鸡和牛羊等不同种属肉骨粉的显微近红外光谱快速分析方法和模型，模型实际应用结果良好。结合主成分分析和模糊聚类方法的显微近红外成像技术实现了对精料补充料中肉骨粉的快速识别。构建的基于Markov随机场的饲料中肉骨粉近红外成像识别方法，有效融合了近红外成像数据的空间与光谱信息，显著提高了识别准确性。. 构建的基于不同化学计量学算法的光谱传递方法，实现了鱼粉中肉骨粉含量近红外光谱定标模型在不同类型近红外光谱仪间的高效传递。. 项目正式发表学术论文9篇，其中SCI收录3篇、EI收录4篇；投稿返修中论文2篇。获授权国家计算机软件著作权2件。主办国际会议1次，出版会议论文集1部；参加国际会议并做大会报告3次，其中特邀报告1次。