基于气相色谱-离子迁移谱和偏最小二乘判别分析技术分析酵母-藿香复合对罗非鱼脱腥效果的影响

为探究酵母-藿香复合液对罗非鱼脱腥效果的影响,通过单因素及响应面实验优化脱腥工艺,采用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography ion mobility spectroscopy,GC-IMS)对脱腥前后罗非鱼肉挥发性成分进行鉴定,结合正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)进行区分及差异分析。结果表明,在脱腥液质量浓度为2.1 g/100 mL,料液比为1∶3.09(g∶mL),浸泡时间为32 min条件下,腥度最低,感官评分最高。GC-IMS技术共检出22种挥发性物质,主要有醛类和醇类。经过脱腥后,醛类物质相对含量从50.64%降至40.82%,醇类物质从34.00%降至27.77%,根据气味阈值计算出相对气味活性值(relative odor activity value,ROAV)>1的物质有1-辛烯-3-醇、正己醇、庚醛、壬醛、辛醛、乙酸乙酯、乙酸己酯。通过OPLS-DA和变量投影重要性因子(variable importance in projection,VIP)筛选出5种关键腥味物质(VIP>1),分别是辛醛、壬醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、正己醇,这些物质相互作用对罗非鱼腥味具有重要影响。

基于双脉冲LIBS结合偏最小二乘回归的稀土元素定量分析

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种以激光为激发源的等离子体发射光谱分析技术,已有将其用于稀土元素的定量分析研究,但由于稀土矿基体差异大、元素含量低,定量分析灵敏度和准确度仍有待提高。通过使用单激光分束构造双脉冲LIBS系统,并结合偏最小二乘回归(PLSR)算法实现对稀土矿石样品中的稀土元素La、Dy、Yb和Y的定量分析。结果表明,双脉冲LIBS结合PLSR可建立更加稳定的定标模型,与常规基本定标法相比,La、Dy、Yb和Y元素的相对均方根预测误差(RMSEP)从0.0061%、0.0037%、0.0045%、0.0280%降低至0.0044%、0.0016%、0.0029%、0.0134%,平均相对预测误差(AREP)从10.88%、15.27%、6.42%、17.20%降低至6.67%、3.62%、4.10%、7.98%。因此,双脉冲LIBS结合PLSR方法可以有效地提高LIBS对稀土矿石中稀土元素的定量分析能力。

基于偏最小二乘回归法分析陈醋理化指标和品质

以南阳市大型商超市售的3种陈醋为研究对象,参考国家标准检测方法对陈醋的总酸含量、不挥发性酸含量及pH值进行对比分析;以近红外光谱技术结合偏最小二乘回归定量分析法,确定最佳进光光程、最优流量及最佳预处理方式,并在此条件下对3种陈醋进行判别分析,从而确定基于偏最小二乘回归法分析陈醋理化指标的方法。结果显示,3种陈醋样品均符合国家标准规定的陈醋pH值(pH 3.6~3.9),3种陈醋样品的pH值分别为3.71±0.02,3.65±0.01和3.82±0.01;3种陈醋样品中总酸和不挥发性酸含量略有不同,分别在(0.567±0.011)~(0.593±0.02)g/L和(0.148±0.012)~(0.215±0.018)g/L。在进行近红外光谱检测中,在最佳光程选择上,去掉异常样品后pH值检测和不挥发性酸检测的最佳光程为3 mm,总酸检测的最佳光程为2 mm;在陈醋流量选择上,pH值检测和总酸检测应控制流量为0.2 L/min,不挥发酸检测应控制流量为0.6 L/min;在光谱预处理条件选择上,pH值检测和不挥发性酸检测应选择SNV预处理方式,而总酸检测应选择5点平滑预处理。结果表明,利用近红外光谱结合偏最小二乘回归法可以进行陈醋理化性质的检测,其检测效果良好、检测效率高。

基于差示光谱及指纹图谱结合偏最小二乘回归分析法研究决明子提取物的平衡溶解度

目的:确定决明子提取物的最佳溶出介质,分析决明子提取物中主要成分在最佳溶出介质中对平衡溶解度的贡献程度,明确决明子提取物平衡溶解度的标志物。方法:以总蒽醌含量为指标,采用差示分光光度法测定决明子提取物在37℃时于水、0.1 moL/L盐酸和pH 6.8磷酸盐缓冲液中不同时间点的平衡浓度,确定最佳溶出介质。以决明子提取物总蒽醌指纹图谱为参照,采用HPLC法建立决明子提取物在最佳溶出介质中不同平衡时间点平衡浓度的指纹图谱,筛选决明子提取物平衡溶解度的标志物。结果:决明子提取物在37℃时于水、0.1 moL/L盐酸和pH 6.8磷酸盐缓冲液中平衡溶解度分别为10.344、10.910、11.099μg/mL,达到平衡时间点的时间分别为24 h、3 h和7 h。在最佳溶出介质中,VIP值>1的化学成分有22个,其中VIP值分别为1.13987、1.15565、1.12806、1.14825、1.14880的化学成分分别为已知成分橙黄决明素、大黄酸、大黄素、大黄酚和大黄素甲醚。结论:pH 6.8磷酸盐缓冲液为决明子提取物的最佳溶出介质,可以橙黄决明素、大黄酸、大黄素、大黄酚和大黄素甲醚为溶解度标志物考察决明子提取物的平衡溶解度。

基于正交偏最小二乘判别分析电子束辐照对黄精抗氧化活性的影响

目的探究高能电子束辐照对黄精生物活性物质提取量及抗氧化活性的影响。方法采用不同剂量(0、2、4、6、8、10 kGy)辐照处理黄精,然后提取多糖、总黄酮,测定提取物含量及其1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基(DPPH·)、羟基自由基(·OH)、2,2’-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐[2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)ammonium salt,ABTS]阳离子自由基(ABTS^(+)·)清除率和Fe^(3+)还原能力。采用正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)建立基于黄精抗氧化活性指标的辐照处理判别模型,并采用变异权重参数值(variable importance in projection,VIP)结合T检验挖掘出差异显著指标。结果辐照剂量≥6 kGy时,多糖含量显著增加(P<0.05);辐照剂量≥4 kGy时,总黄酮含量显著增加(P<0.05);辐照处理可降低多糖和总黄酮提取液DPPH·的清除率,提高多糖和总黄酮提取液·OH清除率及Fe^(3+)还原能力,提高总黄酮提取液ABTS^(+)·清除率。通过构建辐照处理判别模型,可有效区分辐照处理所造成的差异,并筛选出总黄酮提取液·OH清除率和Fe^(3+)还原能力及多糖提取液DPPH·清除率为具有显著差异的指标。结论该研究证明电子束辐照剂量达到6 kGy时,多糖和总黄酮提取物含量达到较高值;10 kGy处理组和对照组抗氧活性差异最大。

基于偏最小二乘判别分析研究铜藻液体肥对3种蔬菜种子萌发和幼苗生长的影响

【目的】铜藻为沿海常见的低质海藻,为实现铜藻高质利用,以新鲜铜藻为原料制备铜藻液体肥,研究其对上海青、黄瓜和番茄等3种蔬菜种子萌发和幼苗生长的影响,并基于偏最小二乘判别分析(Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)探究铜藻液体肥增肥的生物学效应。【方法】采用酶法和发酵法2种工艺制备铜藻液体肥,并各设置5组稀释倍数(200倍、400倍、600倍、800倍和1 000倍)进行种子萌发试验和幼苗盆栽试验。【结果】(1)种子萌发试验中,发酵法制备铜藻液体肥的200倍液、600倍液在上海青种子萌发上效果最佳,发芽指数较空白组显著提高11.8%,较两组阳性对照分别提高1.9%和1.3%;发酵制备的200倍液对黄瓜种子萌发影响最好,发芽指数较空白和两组阳性对照均显著提高,增幅分别达33.0%、21.0%和6.7%;发酵制备的1 000倍液在番茄种子萌发上成效最佳,发芽指数较空白和两组阳性对照分别显著提升13.6%、14.4%和19.3%。(2)幼苗盆栽试验中,相关性分析结果表明各生长指标间普遍存在极显著正相关性,主成分分析(Principal component analysis, PCA)结果显示铜藻液体肥对3种蔬菜的影响作用各有差异,构建实验样品的PLS-DA模型分析不同制备方法的铜藻液体肥肥效并与阳性对照对比,结果表明发酵制备的400倍液对上海青幼苗促生效果最佳,各指标均显著高于阳性对照海藻肥,其中根鲜重提高最显著,增幅为144%;酶法制备的800倍液对黄瓜幼苗生长效果最好,各指标均显著高于阳性对照海藻肥,其中根长提高最显著,增幅为28%;发酵制备的600倍液对番茄幼苗作用效果最好,各指标均显著高于阳性对照海藻肥,其中株干重提高最显著,增幅为31%。【结论】铜藻液体肥具备很好的增肥生物学效应,发酵法制备的铜藻液体肥肥效普遍优于酶法制备,施用前者能提高种子萌发率,促进幼苗地上部分和地下部分的生长,以上结果为海藻液体肥的生产与应用提供科学数据。

基于偏最小二乘法-判别分析算法分析五味子不同炮制品高效液相色谱指纹图谱的变化

目的建立五味子不同炮制品高效液相色谱(HPLC)指纹图谱,并对其进行偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)。方法色谱柱为Agilent Polaris Amide-C18柱(250 mm×4.6 mm,5μm),流动相为乙腈-0.05%磷酸水溶液(梯度洗脱),流速为1.0 mL/min,检测波长为250 nm,进样量为10μL。采用中药色谱指纹图谱相似度评价系统2012A版进行相似度分析,通过PLS-DA算法对炮制前后五味子指纹图谱进行分析。结果建立了五味子炮制前后的HPLC指纹图谱共有模式,五味子及其炮制品醋五味子与酒五味子指纹图谱中共有峰分别有19个和21个;经相似度分析,与对应对照指纹图谱相似度均大于0.9;经与对照品比对,指认出6个化合物;且PLS-DA分析筛选出6号峰(5-羟甲基糠醛)、8号峰(五味子醇甲)、18号峰、10号峰(五味子甲素)、5号峰和19号峰为主要差异标志物。结论该方法可用于五味子、醋五味子及酒五味子的指纹图谱分析,为完善五味子的质量标准提供了参考。

基于正交偏最小二乘法判别分析宁夏和河北产区市售马瑟兰葡萄酒理化特征和抗氧化能力

随着中国葡萄酒产业的不断发展,产区之间的同质化问题日趋严重。马瑟兰是近年来在我国各个产区均得到较好表现的优质品种。为解析宁夏和河北产区马瑟兰市售干红葡萄酒特征与差异,进而揭示马瑟兰在不同产区间的不同风格质量表现,对宁夏和河北产区共27款市售酒的理化性质、有机酸、花色苷和其他酚类物质含量及抗氧化能力进行检测,并结合正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)和相关性分析等方法进行分析。结果显示,两地区样品检测中除总酸含量外,其他基础理化指标含量都具有显著差异。有机酸中,琥珀酸是两地区含量差异最大的有机酸;河北地区马瑟兰酒样花青素-3-O-葡萄糖苷含量较高(0.0011 g/L),而二甲花翠素-3-O葡萄糖苷比宁夏地区酒样低0.033 g/L。基于单体酚含量建立的OPLS-DA模型区分效果最佳,其中11种单体酚对该模型的建立起关键作用。抗氧化能力与相关性分析的结果显示,河北地区马瑟兰酒样抗氧化能力显著高于宁夏地区,且总酚和单体酚类物质对此有重要贡献,特别是表儿茶酸没食子酸酯和龙胆酸。

近红外高光谱成像技术结合偏最小二乘-判别分析所建模型快速鉴定核桃仁的品质

将近红外高光谱成像技术与偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)结合,建立了快速无损鉴定核桃仁品质的分类模型。在900~1 700 nm全波长范围内,采集不同品质核桃仁的光谱数据,以平均光谱作为原始光谱,以标准正态变量对原始光谱数据进行预处理,采用主成分分析对原始光谱数据降维,提取到970,1 151,1 210,1 215,1 256,1 309,1 340,1 379,1 389,1 404,1 460 nm等11个特征波长。基于全光谱和特征波长,分别建立两种PLS-DA分类模型。结果表明:全光谱条件下所建模型在校准集和验证集上的预测正确率最高,可达100%;特征波长条件下所建模型在相同数据集上的分类正确率略有下降,为99.3%;两种模型在测试集上的预测正确率均为100%。

基于偏最小二乘回归的谷子冠层氮素含量高光谱估测研究

为构建多品种谷子冠层氮素含量的高光谱监测模型,通过设置不同氮素水平和多品种谷子田间试验,分别获取谷子全生育期冠层高光谱反射率和叶片氮素含量,采用卷积平滑、一阶导数变换对光谱曲线进行预处理,利用光谱数据与氮素含量相关性分析、连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)筛选出谷子各生育期和全生育期的氮素敏感波段、植被指数、高光谱特征参数,利用三者组合建立谷子冠层氮素含量的偏最小二乘回归(partial least square regression,PLSR)估测模型,并筛选各生育期最优模型。结果表明,不同生育期最优估测模型有所差异,拔节期基于敏感波段、植被指数、高光谱特征参数的模型精度最高;抽穗期基于敏感波段、植被指数的模型精度最高;灌浆期基于植被指数、高光谱特征参数的模型精度最高;成熟期基于敏感波段、植被指数的模型精度最高;全生育期基于敏感波段与植被指数的模型精度最高(R2=0.903,RPD=3.01)。多输入级综合模型可以充分利用光谱信息,有效提高模型预测精度和稳定性,其中基于敏感波段和植被指数的综合模型表现效果最好,预测集R2均在0.82以上、均方根误差均小于0.119、相对分析误差均大于2.1。以上研究结果为高光谱遥感诊断谷子全生育期氮素盈缺状况与施肥决策提供了理论依据和技术支撑。

基于偏最小二乘回归的土壤碱解氮含量估测

构建基于室内高光谱数据的土壤碱解氮含量估测模型,为快速、准确获取土壤中养分信息提供新的方法。对新疆乌鲁木齐市106个风干的土壤样品进行研磨过筛,在室内进行反射率光谱数据的采集,对采集的光谱数据进行Savitzky-Golay滤波、一阶微分(FDR)、连续统去除(CR)、多元散射校正(MSC)4种预处理,在此基础上利用连续投影算法对预处理后的数据进行特征波段的筛选,用偏最小二乘回归建立不同预处理后土壤碱解氮含量预测的高光谱分析模型。模型评价指标采用决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、相对分析误差(RPD)平均相对误差(MAE)。结果显示:4种预处理方法中以连续统去除处理的预测精度最为突出,其模型R^(2)、RMSE、RPD、MAE分别为0.90、13.0、2.26、0.13;模型的线性回归方程为:y=0.9316x+8.763。因此,利用连续统去除结合偏最小二乘回归,能够较好地估测乌鲁木齐市土壤中碱解氮的含量。该结果可为室内高光谱数据快速反演土壤碱解氮含量提供理论依据。

基于偏最小二乘回归的城镇化与农业经济协调发展研究——以厦门市为例

文章选取《厦门经济特区年鉴(2011—2022)》数据为研究样本,运用偏最小二乘回归分析方法,构建了厦门市城镇化与农林牧渔业总产值、劳动力资源、财政支农资金、农民可支配收入的偏最小二乘回归模型,并对厦门市城镇化与农业经济协调发展关系进行实证分析。所得模型通过检验,表明模型对城镇化的解释能力较强,选取的各项指标中,农村居民人均可支配收入、农业产值、农林牧渔服务业、劳动力资源、财政支农对城镇化影响显著,是城镇化发展的主要影响因素。研究结果表明:渔业产值对城镇化有一定的解释作用,但对城镇化发展作用为负效应;牧业产值对城镇化发展影响不显著,说明目前牧业产能还比较低。为此,提出厦门应积极探索智慧牧渔业发展模式,加快渔业生产转型,稳步扩大现代水产养殖;精准规划生猪养殖规模,适度提高猪肉自给率等发展建议,为实现城乡融合发展、落实乡村振兴战略,提供合理参考。

基于化学指标的烟叶产区正交偏最小二乘判别分析

为构建基于化学指标的不同产区烟叶的模式识别模型,收集2003—2007年5个年度四川、云南和福建3省份共计1262份烤烟样品的21种化学指标,并进行正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)。结果表明,基于21种化学指标所构建的OPLS-DA模型显著可靠,模型参数R^2X、R^2Y和Q^2值分别为0.429、0.702和0.627;模型提取出2个预测主成分,对四川、云南和福建3省未知烟样识别正确率分别为76.67%、93.33%和93.33%。基于化学指标的烟叶产区OPLS-DA模型,可以有效识别不同产区烟叶样品,筛选出各产区特征指标并解释产区间差异。

基于偏最小二乘回归的挂灰程度和柔软性对烟叶质量的影响分析

烟叶挂灰是烤烟烘烤过程中的一种普遍现象。为了探明烟叶挂灰程度和柔软性对K326品种烟叶质量的具体影响,在重庆奉节烟区开展了进一步研究。按照不同挂灰面积、颜色深浅、不同柔软性采集3个不同水平的烟叶样品,鉴定其外观质量,测定其常规化学成分并感官评吸卷烟小样,结果表明,柔软性与叶片结构、油分、身份、还原糖含量等极显著正相关,相关系数分别为0.90、0.89、0.82、0.72;挂灰面积与烟叶颜色、氮碱比、色度等极显著负相关,与烟碱和氯离子含量极显著正相关,相关系数分别为-0.76、-0.64、-0.50、0.60、0.55。以烟叶质量各指标为因变量,以柔软性、挂灰面积、挂灰深浅为自变量,建立偏最小二乘回归方程,可以较准确地估算柔软性和挂灰程度对烟叶质量的具体影响,对因变量信息总变异的解释比例最高可达86.81%(叶片结构)。探明了柔软性、挂灰面积、挂灰深浅对烟叶质量各指标影响的相对重要性,柔软性、挂灰面积、挂灰深浅对烟叶外观质量影响的相对重要性分别为1.45、0.84、0.45。偏最小二乘回归能很好地用来建立烟叶质量估算模型,烟叶挂灰程度和柔软性对烟叶质量有显著影响。

偏最小二乘法降维在微阵列数据判别分析中的应用

目的探讨微阵列数据的判别分析方法。方法首先采用偏最小二乘法对高维数据降维,然后再用Fisher’s线性判别。文中同时介绍了偏最小二乘法的基本原理、基本算法,讨论了成分数选择等问题,并以实际微阵列数据展示了其效果。结果偏最小二乘法降维不但实现了数据的可视化,而且取得了较好的后期判别效果。结论偏最小二乘法是一种新的实用的降维方法,可用于微阵列数据判别分析的前期降维。

偏最小二乘判别分析在基因微阵列分型中的应用

目的由于疾病,特别是肿瘤的识别模型,其分型准确度对疾病的治疗和预后具有重要意义,因而,本研究探讨了基于基因表达谱的疾病分型识别模型建模方法。方法结合白血病基因表达谱数据分析,利用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)对利用基因微阵列数据予以建立白血病分型模型,并与Golub等提出的建模方法相对照,比较它们的判别效果。结果基于偏最小二乘判别分析的白血病识别模型的拟合准确度和预测准确度均达到100%。结论研究表明,基于偏最小二乘判别分析的模型明显提高了白血病的分型正确率,无论是拟合精度,还是预测精度,均高于Golub等提出的方法。

基于氢核磁共振和偏最小二乘法-判别分析建立鹿龟酒质量控制方法的研究

目的:建立一种基于氢核磁共振(1H-NMR)和偏最小二乘法-判别分析的鹿龟酒质量控制新方法。方法:基于1H-NMR技术测定样品的全成分信息,并转化成数据矩阵,利用SIMCA-P软件进行偏最小二乘法-判别分析(PL S-DA)。结果:鹿龟酒与不同的缺味样品及仿制品在所得的散点图中能得到明显区分。结论:氢核磁共振偏最小二乘法-判别分析法是一种操作简便,能够更全面体现其质量情况的鹿龟酒质量控制新方法。

基于正交偏最小二乘判别分析法分析茯砖茶和千两茶差异性品质成分

目的分析茯砖茶和千两茶品质成分的差异,为茯砖茶和千两茶品质鉴定和差异鉴别提供依据。方法以44个品质成分为指标并结合正交偏最小二乘判别分析法(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)分析,选取VIP(variable importance in projection)值大于1且具有显著差异的品质成分作为特征性差异成分。结果茯砖茶中除草酸外,其余各主要成分含量均高于千两茶。经OPLS-DA共识别出9种VIP值大于1的差异成分,其中水浸出物、茶多酚、咖啡碱、简单儿茶素和儿茶素为标志性差异品质成分。结论采用OPLS-DA分析茶叶样品品质成分,既可以对茯砖茶和千两茶进行鉴别区分,又可以筛选出两种茶类差异品质成分。

基于偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)的补骨脂炮制前、后组成二神丸提取物的指纹图谱研究和指标成分的定量分析

目的:通过对已建立的二神丸提取物指纹图谱进行化学计量学分析,并结合含量测定,为补骨脂炮制前、后组成二神丸提取物的鉴别和有效质量控制提供参考。方法:运用偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)对已建立的二神丸提取物指纹图谱建立PLS-DA模型,并利用高效液相色谱(HPLC)对指标成分进行定性鉴定和定量测定。结果:建立的PLS-DA模型可靠,预测能力良好。统计结果显示补骨脂炮制前、后分别组成二神丸的石油醚提取物可明显区分,并揭示了对此区分贡献最大的16个潜在标志性色谱峰,结合标准物质定性鉴定了6个色谱峰,其中4个为贡献最大的潜在标志性指标成分。同时测定了该6个指标成分在10批炮制前和10批炮制后提取物的含量,其中补骨脂素、异补骨脂素、甲基丁香酚和甲基异丁香酚炮制后含量升高,去氢二异丁香酚和补骨脂酚炮制后含量降低。结论:该方法从定性和定量两方面控制炮制前、后二神丸提取物的内在质量,更全面地反映了二神丸提取物的化学成分信息及炮制前后的差异性,为提取物质量评价和控制提供了一个有效的参考。

基于偏最小二乘-判别分析算法的癌痛规范化治疗评价

目的:建立基于偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)算法的癌痛规范化治疗评价模型,探讨医院癌痛管理的新模式。方法:提取本院2013年95名和2014年76名癌痛患者的基本信息,确定本院癌痛规范化治疗的10项评价指标,分别对患者的各项指标进行评分,构建反映患者基本信息和指标评分的多变量数据矩阵。建立PLS-DA模型,构建得分图对比研究2013和2014年的整体差异,构建载荷图筛选差异较显著的变量。结果:与2013年相比,2014年本院癌痛规范化治疗得到了改善。其中有无入院和治疗后疼痛强度评分、滴定药物种类选择和剂量换算是否正确等指标改善最为显著。结论:本研究证明了PLS-DA算法在癌痛规范化治疗评价中的有效性,可为医院癌痛管理提供新的方法。