【FC】基于同步荧光光谱法结合化学计量学检测茶粉中柠檬黄的三种模型比较

茶叶是全球广泛消费的饮品，其色泽是品质与市场定价的核心指标。然而，茶叶中非法添加色素（如柠檬黄）的问题突出——不法商家通过添加色素掩盖劣质茶叶外观，或违规提升售价，严重威胁消费者健康（柠檬黄过量摄入可致肝肾损伤、过敏等）。

传统检测方法（如HPLC、电化学传感器）虽灵敏，但需复杂前处理、有毒试剂，难以满足现场快速检测需求。同步荧光光谱技术因高灵敏度、低散射干扰，且正面检测可直接分析固体粉末（无需前处理），在食品检测中潜力显著，但如何从其海量数据中提取有效信息仍需探索。

样品制备

38份茶粉样品（18份纯样、20份掺假样，柠檬黄浓度2%-40%），按浓度梯度交替划分训练集与测试集，确保分布一致；55℃烘干至恒重，控制样品均匀性。

光谱采集

采用FL8500荧光分光光度计，正面几何测量（入射角30°），激发波长310-580 nm，Δλ（发射与激发波长差）30-280 nm（步长10 nm），每样品测3次验证重复性（RSD<5%）。

模型构建

基于偏最小二乘（PLS）算法，构建三类模型：

①局部模型（单一Δλ对应的单光谱）；

②全光谱模型（所有Δλ光谱展开为一维向量）；

③集成模型（融合26个局部模型，定性用多数投票、定量用平均值）。

光谱预处理选用SNV+一阶导数（降低交叉验证误差）。

1、光谱特征与PCA分析

同步荧光光谱中，掺假样品在λEx/λEm=545/675 nm处的荧光峰随柠檬黄浓度升高而增强；

PCA显示前两主成分（PC1、PC2）可解释98%的方差，PC1值随掺假浓度升高而降低，纯样与掺假样（>20%）明显分组，证实光谱含掺假信息。

2、定性分类性能

集成模型对测试集所有样品分类准确（100%），而局部模型（Δλ=40 nm）和全光谱模型各误判1份纯样。

集成模型通过多成员模型“纠错”（如样本9由15个成员判定为纯样，11个判定为掺假，最终多数投票归为纯样），鲁棒性更强。

3、定量预测性能

集成模型定量效果最优（RMSEP=0.25，RPD=54），优于全光谱模型（RMSEP=0.26，RPD=51）和局部模型（RMSEP=0.94，RPD=14）；检测限（LOD）约0.2%（w/w）。

光谱中500 nm峰右移、545 nm峰降低的趋势，为定量模型提供了特征依据。

（部分内容来自AI，仅供参考）