内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古 包头 014010
为实现对奶粉中非法食品添加剂三聚氰胺的精确定量检测，使用太赫兹时域光谱系统测定了三聚氰胺（质量分数梯度为0%~20%）与奶粉混合物的太赫兹吸收谱曲线。首先，利用主成分回归、支持向量机回归、偏最小二乘回归和最小二乘支持向量机回归（LSSVR）对混合物中三聚氰胺质量分数进行预测。结果显示，LSSVR的预测精度最高，预测集相关系数RP为0.99838，预测集均方根误差为0.41%。其次，为进一步提升LSSVR预测的精度，使用粒子群算法、遗传算法、布谷鸟算法、灰狼算法对LSSVR中正则化参数C和已确定核函数为高斯核函数后核参数γ进行参数优化。结果表明，经过4种算法优化后LSSVR预测精度均明显提高，其中经灰狼算法优化后的LSSVR对混合物中三聚氰胺的预测精度最高（RP为0.99925，为0.28%）。该算法可为食品添加剂的定量检测提供新的方法和思路。
光谱学 太赫兹时域光谱 定量分析 参数优化 食品添加剂 光学学报
2023, 43(19): 1930001
南京林业大学信息科学技术学院，江苏 南京 210037
利用太赫兹时域光谱系统测量了苯甲酸、山梨酸、木糖醇3种常用食品添加剂及其混合物的太赫兹吸收光谱，并选取了偏最小二乘回归（PLS）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）及反向传播神经网络（BPNN）3种机器学习算法，对食品添加剂二元及三元混合物进行了定量分析。研究发现，在多元混合物的定量分析中，非线性模型LS-SVM及BPNN较线性模型PLS更具优势，且随着混合物成分的增加，非线性模型的优势愈趋明显；两种非线性模型中，LS-SVM较BPNN建模步骤固定，无需进行复杂的参数讨论与优化，可高效地实现多元混合物的定量分析；此外，观察分析物光谱特征发现，除算法适用性讨论外，分析物的光谱特征也会在一定程度上影响定量检测的精度。
光谱学 太赫兹光谱 多元混合物 机器学习 定量分析 食品添加剂 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1930003
南京林业大学信息科学技术学院, 江苏 南京 210037
食品添加剂违规使用或滥用会对身体健康产生严重危害, 相比于传统检测方法, 太赫兹光谱技术具有检测周期短、 准确率高等优势, 被广泛应用于食品添加剂检测领域, 但对其缺乏深入的理论分析。 主要致力于根据晶体结构特征改进传统计算方法, 提高食品添加剂模拟光谱预测精度并评估不同模型的计算性能。 选取了三种富含氢键的食品添加剂, 即苯甲酸、 山梨酸和木糖醇, 实验采用太赫兹时域光谱仪, 理论计算采用CRYSTAL14软件包计算周期性晶体结构。 鉴于富含氢键的体系中伦敦色散作用力不可忽略, 在传统的Becke-3-Lee-Yang-Par(B3LYP)泛函和Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)泛函的基础上添加了伦敦色散校正系数, 构建了B3LYP-D和PBE-D模型。 计算得到吸收峰位平均绝对误差(AAE)分别为苯甲酸0.073(B3LYP-D)、 0.096 (PBE-D), 山梨酸0.039(B3LYP-D)、 0.047(PBE-D), 木糖醇0.023(B3LYP-D)、 0.087(PBE-D), 相比于色散校正前的模型, AAE降低了0.03~0.1。 对比了B3LYP-D和PBE-D模型的计算时长, B3LYP-D泛函耗时均为PBE-D泛函的二倍以上。 结果表明, 经色散校正后的模型适用于富含氢键的系统, 能够提高模拟光谱预测精度, 其中B3LYP-D模型预测精度更高但较为耗时, PBE-D泛函预测精度略低于B3LYP-D模型, 但计算速度更快。 振动来源分析表明, 三种食品添加剂的振动模式均以晶格整体的平移和旋转为主, 分子内的振动贡献较小。 研究提出的色散校正模型对于其他类似体系的理论研究具有重要的参考价值。
太赫兹光谱 食品添加剂 周期性晶体结构 氢键系统 色散校正 Terahertz spectra Food additive Periodic crystal structure Hydrogen-bonded system Dispersion-correction
华东交通大学机电与车辆工程学院,江西 南昌 330013
太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）是近几年迅速发展起来的新兴检测技术,具有超强的透视性、强大的安全性以及高效的波谱分辨能力,在农业、化工、制药等检测领域得到了广泛应用。本文针对近年来太赫兹光谱技术在伪劣农产品检测、农药残留检测、违禁添加剂检测、转基因农作物鉴别、农产品含水量检测方面的国内外研究现状进行了介绍,总结了太赫兹光谱技术在农产品检测方面存在的主要技术难题,并对太赫兹光谱技术未来的发展前景进行了展望。随着科技的发展,太赫兹光谱检测技术必将具有更大的应用潜力。
光谱学 太赫兹光谱 农产品 农药残留 食品添加剂 转基因农作物 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0100005
华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013
为建立面粉中添加剂苯甲酸的定量检测模型,首先,探索不同光谱预处理方法对太赫兹光谱的影响,采用平滑、多元散射校正、基线校正和归一化等方法对原始光谱进行校正处理,并建立相应的偏最小二乘(PLS)模型以选择最优预处理方法,发现归一化后建立的PLS模型较优,预测集的相关系数(rp)为0.9790,预测集的均方根误差(RMSEP)为1.28%。其次,分别建立面粉中苯甲酸含量检测的PLS、最小二乘支持向量机(LS-SVM)和反向传播神经网络(BPNN)模型,各模型的对比结果表明:基于太赫兹吸收系数建立的BPNN模型的预测相关系数(rp)为0.9945,预测均方根误差(RMSEP)为0.66%。本研究为面粉中苯甲酸添加剂的无损检测提供了新的解决方案,对促进面粉行业的健康发展具有较为重要的意义。
光谱学 食品添加剂 太赫兹光谱 反向传播神经网络 苯甲酸 面粉 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 073002
1 首都师范大学物理系, 北京 100048
2 首都师范大学北京市太赫兹波谱与成像重点实验室
3 c.太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
随着太赫兹 (THz)技术的快速发展, 其在食品、药品、生物大分子检测等领域的巨大应用前景越来越被人们所重视。在食品领域, 由于许多食品添加剂在太赫兹波段具有特征吸收峰, 它们的指纹谱有望被用来进行食品添加剂的监测和分析, 具有重要的研究意义和应用价值。鉴于此, 针对不同研究小组所开展的工作, 概括总结了一些有关食品添加剂的太赫兹光谱检测与分析研究进展, 并讨论了该技术应用于食品添加剂检测方面有待解决的问题, 从而展望未来的发展趋势。
太赫兹时域光谱 食品添加剂 吸收系数 折射率 光谱检测 Terahertz Time Domain Spectroscopy(THz-TDS) food additives absorption coefficient refractive index spectroscopic inspection 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(2): 195
北京工商大学化学与环境工程学院,北京,100037
对食品中香味的来源、食品香精的功能、食品香精的组成、影响食品香精安全性的因素、关于食品香精认识的误区等问题进行了论述.指出食品香料香精的使用对加工食品是必要的和有益的,食品香精不会影响食品的安全性,也不会对人类身体健康带来危害.
食品添加剂技术 香料 香精 食品安全
