基于空间夹角判据分析植物油中抗氧化剂含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于抗氧化剂含量分析技术领域，尤其涉及一种基于空间夹角判据分析植 物油中叔丁基对苯二酚（TBHQ)、叔丁基羟基茴香醚（BHA)和2,6-二叔丁基对甲酚（BHT)含 量的方法。
【背景技术】
[0002] 食用植物油因富含不饱和脂肪酸，自身很容易发生氧化而变质，影响油脂的颜色 和口感，这种现象尤其在调和油中更为明显，所以本发明选取植物油中的调和油作为研究 对象。为了防止植物油过早被氧化，常向其中加入叔丁基对苯二酚（TBHQ)、叔丁基羟基茴香 醚（BHA)和2,6-二叔丁基对甲酚（BHT)三种常用抗氧化剂，如果植物油中的添加量超过国 家规定的0. 2g/kg就会对人体的健康造成一定的影响。目前油脂中抗氧化剂的检测采用高 效液相色谱法（HPLC)、气相色谱法（GC)、电化学分析法以及其他联用技术等方法进行定量 测定。高效液相色谱法是目前抗氧化剂测定中使用最多、最广泛的方法，因其分离效率高， 选择性好，灵敏度高，应用广泛；气相色谱法也是抗氧化剂检测的重要方法之一，气相色谱 灵敏好，精密度高，检出限低，结果准确。
[0003] 但是采用色谱分析方法存在操作复杂、分析成本高以及分析效率低的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于空间夹角判据分析植物油中抗氧化剂含量的方 法，旨在解决采用色谱分析方法存在操作复杂、分析成本高以及分析效率低的问题。本发明 只需对待测样本用甲醇进行处理，即可用常规紫外光谱仪进行检测，所用仪器简单、操作简 便、试剂消耗量小、分析时间短且只需一次性建模，便可同时分析样本中3种抗氧化剂的含 量，所以分析效率得到提高。
[0005] 本发明是这样实现的，一种基于空间夹角判据分析植物油中抗氧化剂含量的方 法，所述基于空间夹角判据分析植物油中抗氧化剂含量的方法包括以下步骤：
[0006] 步骤一，获得的植物油样本采用紫外光谱仪进行检测，得到植物油样本光谱数据 a ；
[0007] 步骤二，获取待测组分叔丁基对苯二酚（TBHQ)、叔丁基羟基茴香醚（BHA)、2,6-二 叔丁基对甲酚（BHT)的标准光谱数据库V ;
[0008] 步骤三，获取不含待测组分TBHQ (或BHA、BHT)的本底光谱数据库N，将植物油样 本以及待测组分TBHQ、BHA、BHT分别经高效液相色谱仪分析，采集不同植物油样本以及待 测组分TBHQ、BHA、BHT的多波长紫外光谱数据，该光谱数据由波长、时间和光强度构成的数 据矩阵；采集的植物油样本以及待测组分TBHQ、BHA、BHT的多波长光谱数据，由光强数据格 式转化为不同时间和多波长下的吸光度值；确定植物油样本中待测组分和背景分离的液相 色谱条件，通过比较植物油样本的液相色谱图和待测组分TBHQ、BHA、BHT的液相色谱图，从 植物油样本的色谱数据中扣除与待测组分TBHQ(或BHA、BHT)标准物质具有相同保留时间 的光谱数据后，将剩余数据存为本底光谱数据，然后合并其他样本的本底光谱数据构成数 据库Q ;将所得的数据库Q应用主成分数和奇异值分解的方式进行降维，得到数据库量较小 的本底光谱数据库N。
[0009] 进一步，所述步骤一中的植物油样本用甲醇进行处理，得到待测植物油样本。
[0010] 进一步，进一步包括称取3. OOg不同植物油样本于IOmL具塞离心管中，加入8mL 甲醇分3次进行萃取样品，并用涡旋振荡器振荡lmin，静置分层后，吸取上层溶液合并到具 塞离心管，在转速5000r/min下冷冻离心5min，最后转移到IOmL容量瓶中，用甲醇定容、摇 匀，得到待测植物油样本。依据吸光度的线性范围，用多波长紫外可见光纤光谱仪进行检 测，得到植物油样本光谱数据a。
[0011] 进一步，所述获取待测组分TBHQ、BHA、BHT的标准光谱数据库V具体方法包括：依 据吸光度的范围，分别配制浓度为5 μ g/mL~50 μ g/mL的TBHQ、BHA标准溶液，以及20 μ g/ mL~100 μ g/mL的BHT标准溶液，然后采集各个浓度的多波长紫外光谱，分别记录系列溶 液的浓度和190~400nm波长范围光谱，将不同浓度的待测组分的多波长光谱数据记入标 准数据库，选择220~360nm波长范围光谱数据，经多变量最小二乘回归分别得到待测组分 TBHQ、BHA、BHT的标准光谱数据库V。
[0012] 进一步，所述确定数据库Q的主成分数通过在数据库Q中添加一定强度的非线性 因素的干扰，以二阶差分值序列的折点判断独立变量数，得到数据库Q的主成分数q。
[0013] 进一步，所述数据库Q的降维应用奇异值分解函数[U，S，V] = svd(Q)对Q(mXn) 进行降维，得到m阶正交矩阵U、η阶正交矩阵V和奇异值矩阵S，取正交矩阵U的前q列， 作为降维后的本底光谱数据库N。
[0014] 进一步，所述获取不含待测组分TBHQ (或BHA、BHT)的本底光谱数据库N之后需要 对植物油样本中待测组分TBHQ、BHA、BHT的含量分析；
[0015] 将获得的植物油样本光谱数据a、标准光谱数据库V、本底光谱数据库N导入 Matlab软件计算平台，应用向量-子空间夹角判据计算植物油样本中待测组分TBHQ、BHA、 BHT的含量。
[0016] 进一步，进一步包括：
[0017] 步骤一，打开Matlab软件计算平台，将向量-子空间算法方法文件进行设置，即根 据计算精度设定扣减步长△;
[0018] 步骤二，在回归曲线方程Yi= a iX+bi中带入较大的X "直，得到v1;其中i为某一吸 收波长，Y1为对应i波长下待测组分TBHQ (或BHA、BHT)的吸光度值，X是待测组分TBHQ (或 BHA、BHT)的含量，心表示所有y ^直组成的矩阵；
[0019] 步骤三，从植物油样本光谱数据a中不断扣除V1/ Δ，扣除后的变量记为da ;
[0020] 步骤四，将本底光谱数据库N和扣除待测组分TBHQ(或BHA、BHT)的植物油样本 da合并后记为M并与待测组分TBHQ (或BHA、BHT)的标准数据库V1比较夹角，当植物油样 本中待测组分TBHQ(或BHA、BHT)被完全扣除时会出现最大夹角值，通过算式 yi = X iX扣 减步数/ A，估算植物油样本中的含量71;若X JP y i相差较大，带入一个与植物油样本实际 含量相接近的X2重新计算；当夹角值随着扣减步数的增大而一直减小，则植物油样本中不 含待测组分TBHQ (或BHA、BHT);
[0021] 步骤五，记录最大值Θ _出现时对应的扣减步数，通过计算式y = χΧ扣减步数/ A，得到植物油样本中待测组分TBHQ (或BHA、BHT)的含量。
[0022] 所述待测组分至少为TBHQ、BHA、BHT中的一种。
[0023] 本发明提供的一种基于空间夹角判据分析植物油中抗氧化剂含量的方法，与现有 技术相比具有以下优势：
[0024] (1)本发明提供的基于空间夹角判据分析植物油中抗氧化剂含量的方法，分析成 本低。本发明是基于本底光谱数据库、待测组分光谱数据库和待测样本光谱数据间矩阵向 量角标准，通过逐步扣减方式实现待测样本的定量分析，检测时可以采用最常见的一阶紫 外光谱仪输出数据，因此，本发明所用仪器简单，而且试剂消耗量小，从而降低了分析成本。
[0025] (2)操作简单、分析效率高。本发明对植物油样本只需用少量的甲醇进行前处理即 可采用多波长紫外可见光纤光谱仪直接进行检测，不需要分离样本中的各个组分，仪器操 作简单，且定量计算时间短，每个样本只需5min，便可得出待测组分含量，从而提高分析效 率，非常适合于同类大批量样本的快速分析，易于推广和应用。
【附图说明】
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