基于荧光光谱—模拟退火法年份白酒中乙酸浓度预测研究

作     者：许蕾 朱卫华 姚红兵 陈国庆 乔华 朱峰 耿颖 唐春梅 何湘 XU Lei;ZHU Wei-hua;YAO Hong-bing;CHEN Guo-qing;QIAO Hua;ZHU Feng;GENG Ying;TANG Chun-mei;HE Xiang

作者机构：河海大学理学院江苏南京210098 江南大学理学院江苏无锡214122 山西医科大学基础学院化学教研室山西太原030051 中交建机场勘测设计研究院广东广州510000 中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东广州510000 

基　　金：国家自然科学基金项目(61378037,51775253) 中央高校基本科研业务费专项基金项目(2019B02614) 河海大学大学生创新训练项目(2020102941340)资助 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2021年第41卷第7期

页      码：2159-2165页

摘      要：近年来年份白酒市场中行业规范有所缺失,因此年份白酒的研究具有深远意义和市场价值。白酒中单体物质的浓度会随着白酒的年份改变,检测白酒中单体浓度可用来鉴定白酒质量及其年份。基于国内某品牌年份原桨白酒的三维荧光光谱,对其中乙酸浓度进行了建模研究。对原始光谱进行了小波分解和求导预处理。研究发现小波分解第一层和第二层呈噪声特征,浓度信息主要分布在第三层和第四层信号中。不同激发波长的荧光发射光谱强度分布不同,如何选择合适的激发波长目前还没有一个统一的方法。根据小波分解信号引入有效信号强度概念并获得了合适的建模激发波长(200 nm);导数光谱的细节特征比原始光谱丰富,光谱求导可以提高光谱的分辨率。研究了乙酸浓度与荧光光谱的相关性,原始荧光光谱与乙酸浓度之间相关性较小,小波分解光谱和导数光谱与浓度的相关性达0.8以上,且呈现出更多离散化的相关性特征峰。因此,小波分解光谱和导数光谱中包含更多乙酸浓度信息且分布比原始光谱更广。基于荧光光谱和模拟退火法研究了乙酸浓度偏最小二乘法(PLS)多元回归模型。研究发现原始光谱的乙酸浓度预测集的均方根误差高达70.03 mg·L^(-1),模型效果较差;小波分解光谱和导数光谱由于光谱之间多重相关性降低且分辨率提高的特点,模型预测效果更好,其中二阶导数光谱的乙酸浓度预测集的均方根误差和相关系数分别为20.32 mg·L^(-1)和0.9998,建模效果最好。基于1000次循环执行模拟退火算法建模得到的光谱信息密度曲线显示出二阶导数光谱比原始光谱包含更多的乙酸浓度信息。以乙酸为例,为年份白酒中物质浓度预测提供了一种简易的光学方法,研究方法对研究多组分渐变体系浓度预测具有一定的参考价值。

主 题 词：荧光光谱 年份白酒 乙酸 模拟退火算法 

学科分类：07[理学] 0804[工学-材料学] 070302[070302] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3964/j.issn.1000-0593(2021)07-2159-07

馆 藏 号：203104172...