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。

偏最小二乘法在激光诱导击穿光谱定量分析中的应用研究

介绍了激光诱导击穿光谱(laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术、主元分析(principal component an alysis,PCA)法和偏最小二乘(partial least squares,PLS)法的基本原理。对Pb元素特征谱线附近的36个维度进行主成分信息提取,对36维波长数据压缩到2维后,采用每个样品的20个脉冲的主元分数进行偏最小二乘拟合,对数据进行平均处理后,拟合结果质量较高,拟合系数平方的值从0.49810提高到0.97000;残差平方和从0.72529下降到1.36366*10^(-4)。PCA法可以有效的缩减具有一定相关性的样本数据空间,对于数据维度较大的数据处理能显著提升效率,再结合PLS法拟合压缩后的主元,实验结论得出PLS适合用于LIBS定量分析。

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。

近红外光谱结合改进偏最小二乘法快速分析餐厨垃圾堆肥产物中腐殖酸含量

为快速检测餐厨垃圾堆肥样品腐殖酸含量,提出了基于近红外光谱分析技术测定腐殖酸含量的快速检测方法。利用近红外光谱仪采集堆肥样品的漫反射光谱,通过容量法测定腐殖酸含量,采用Savitzky-Golay卷积平滑(SG)、滑动平均平滑(MA)、标准正态变量变换(SNV)、SNV+一阶导数(FD)+MA、SNV+二阶导数(SD)+MA、SNV+FD+SG和SNV+SD+SG等方法对原始光谱进行预处理,结合区间偏最小二乘法(iPLS)、反向区间偏最小二乘法(biPLS)和联合区间偏最小二乘法(siPLS),优选光谱特征波段,建立腐殖酸含量分析模型。结果表明,采用SNV+FD+SG预处理结合siPLS提取的光谱特征波段(4389~4775、7583~7976 cm^(-1)),建立的siPLS模型预测效果最佳,建模集的交互验证均方根误差(RMSECV)和校正相关系数(Rc)分别为0.4231、0.9678,验证集的预测均方根误差(RMSEP)和预测相关系数(Rp)分别为0.5732、0.9324。利用近红外光谱结合siPLS可准确快速检测餐厨垃圾堆肥样品腐殖酸含量,为快速检测和表征有机废弃物堆肥样品腐殖酸含量提供改进参考。

基于偏最小二乘法的手机贴膜红外光谱特征分析

为了建立一种快速无损的手机贴膜检验的分析方法,采用傅立叶变换红外光谱仪对65个手机贴膜样品进行检验。对原始数据进行标准化处理,然后计算二阶导数,最后结合偏最小二乘法降低二阶求导数据的维度。使用聚类分析对样本进行分类,并使用人工神经网络进行分析和预测。结果显示,65个手机贴膜在人工神经网络的训练集和测试集中的正确率均达到97.9%。该方法方便快捷,对样品无损且用量少,为手机贴膜的分类提供有力的支持。

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。

正交偏最小二乘法探析大承气汤治疗急性胰腺炎多成分多药效关系

目的/意义分析大承气汤治疗急性胰腺炎实验数据,证实多成分多药效关系。方法/过程运用正交偏最小二乘法,分别探析配伍药味、煎煮液的药物成分、血液的药物成分与药效指标的关系。结果/结论配伍药味与药效指标之间、煎煮液的药物成分与药效指标之间、血液的药物成分与药效指标之间均存在一对多、多对一、多对多的作用关系。实验分析结果表明大承气汤治疗急性胰腺炎呈现多成分多药效的特点。

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。

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。

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。

氢核磁共振结合正交偏最小二乘法对油菜蜜中果葡糖浆掺假的判别分析

利用氢核磁共振(1H nuclear magnetic resonance,1H NMR)谱图结合正交偏最小二乘(orthogonal partial least squares,OPLS)法对油菜蜂蜜和果葡糖浆掺假蜂蜜进行判别分析。采集了303个油菜蜜样品和180个按照不同比例配制的果葡糖浆掺假蜂蜜样品的1H NMR谱图,并对油菜蜜主要糖类成分和部分低含量化合物进行了信号归属。采用OPLS对训练集数据进行分析,建立蜂蜜果葡糖浆掺假判别模型。通过排列实验法对模型进行可靠性检验。结果显示,油菜蜜和果葡糖浆掺假蜂蜜样品在OPLS得分图中能明显区分。训练集和测试集样品的总体判别正确率分别为98.40%和98.24%。因此,1H NMR与OPLS相结合可以实现油菜蜜中果葡糖浆掺假的快速鉴别。该方法是基于对蜂蜜成分的整体分析,避免了仅仅分析个别成分指标的检验方法中存在的缺陷,为蜂蜜质量监控提供了一种新思路。

近红外光谱法结合偏最小二乘法预测生物柴油中甲醇的含量

生物柴油中甲醇的定量分析对其品质监控具有重要科学意义与实用价值,因此进行了题示研究。制作44个含不同体积分数甲醇的生物柴油样品,采集了相应的近红外光谱。采用Savitzky-Golay平滑滤波(SG)和标准正态变换(SNV)相结合的方法对原始光谱进行预处理,并采用协同区间偏最小二乘法(SIPLS)提取特征变量,确定在6270~6640 cm^(−1)和10900~11240 cm^(−1)波段内采用偏最小二乘法(PLS)建模。结果显示,所建SG-SNV-SIPLS-PLS模型的留一交叉验证决定系数R2 cv为0.9994,均方根误差RMSECV为0.0488,预测集决定系数R_(p)^(2)为0.9996,均方根误差RMSEP为0.0563,变量数为207,优于PLS模型以及单变量线性回归模型的。

塑料标准样品结合偏最小二乘法在激光诱导击穿光谱法元素定量分析领域的研究

激光诱导击穿光谱法以其快速、高效、无害、全谱直读、几乎不需要样品制备等优势,广泛用于元素定量分析领域,为了建立简单易行的分析方法,利用自行研制的聚丙烯塑料(PP)标准样品(RM),结合偏最小二乘法(PLS),运用激光诱导击穿光谱方法(LIBS),建立了Pb和Cr元素的PRM-PLS-LIBS分析模型。PP标准样品是按照国际标准要求进行研制,Pb和Cr的含量梯度根据各个国家和地区的限制要求,设定范围在0~1000 mg·kg^(-1),具体数值由定值结果结合不确定度给出,并且该套标准样品均匀性和稳定性良好,应用该标准样品建立的Pb和Cr的标准曲线的相关系数分别为0.9992和0.9989,检出限分别为35和28 mg·kg^(-1),已经达到定量分析能力。为了提高定量分析模型的准确度,需要对标准曲线的数据进一步优化。在数据量较小的情况下,通过对基线类型的多重优化,比较了偏最小二乘法(PLS)和经典最小二乘法(CLS)。实验数据表明,PLS的校正均方根误差(RMSEC)和校正系数(Corr.Coeff)都明显优于CLS。通过优化Pb和Cr的分析波长范围和基线类型,校正曲线的给定值与预测值之间的校正系数达到1.0000,进一步提高了模型的准确度。随机选取一套PP标准样品,对校正曲线进行验证。取高含量样品(PP-306)和低含量样品(PP-302)进行测定,将Pb和Cr的测定数据代入PCRM-PLS模型中,PP-306中Pb和Cr的测定值分别为998和96 mg·kg^(-1),PP-302中Pb和Cr的测定值分别为980和95 mg·kg^(-1),都在给定值范围内,方法有效可靠。

基于核偏最小二乘法的热轧板凸度预测

以某2160 mm热连轧生产线为研究对象,结合生产数据和数据驱动算法,提出并建立基于核偏最小二乘法和偏最小二乘法的热轧板凸度预测模型,并对模型的参数进行调整和优化。结果表明:偏最小二乘法模型的预测值与实测值误差为-25~30μm,88.74%的板凸度预测值绝对误差小于10μm;核偏最小二乘法模型的预测值与实测值误差为-25~25μm,91.57%的板凸度预测值绝对误差小于10μm。因此,优化后的核偏最小二乘法模型具有更好的预测效果。

基于指纹图谱及偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)评价肝爽颗粒的质量

目的:建立肝爽颗粒(党参、柴胡、白芍等)指纹图谱,结合偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)对其进行质量一致性评价,为该制剂的质量控制提供参考。方法:采用HPLC法,以Agilent SB-C_(18)(250 mm×4.6 mm,5μm)为色谱柱;乙腈-水(含0.05%磷酸)溶液为流动相,梯度洗脱;流速0.9 ml·min^(-1);检测波长278,330,230,316 nm;柱温35℃;进样量为20μl。使用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统软件(2012A版)》建立14批肝爽颗粒指纹图谱,结合PLS-DA寻找不同批次间肝爽颗粒的差异成分。结果:14批样品共标定26个共有峰,通过与对照品比对指认出其中8个成分;14批样品指纹图谱相似度均大于0.99。通过PLS-DA分析,14批样品聚成2类,并筛选出了导致各批次间产生差异的9个差异性标志物。结论:所建立指纹图谱重复性好、专属性强,同时结合偏最小二乘法-判别分析可为肝爽颗粒质量控制标准的制定提供参考。

基于改进动态偏最小二乘法故障检测方法

目的 针对滚动轴承早期故障的特征信号微弱,在实际运转中由于数据具有时序相关性,使得滚动轴承早期阶段的故障特征提取难度增大等问题,提出一种基于深度分解理论的改进动态偏最小二乘法(DeepDPLS)的滚动轴承早期故障检测方法。方法 首先选择时滞参数使原始数据矩阵形成动态增广矩阵,确定深度分解的阶数;再应用深度分解理论得到分解生成的各个子空间;最后用偏最小二乘法(PLS)计算各个子空间的统计量和控制限,通过将每一个子空间的统计量与其对应的控制限进行比较来判别系统是否发生故障。结果 提出的DeepDPLS与PLS及其相关方法相比,极大地提高了滚动轴承的早期故障检测率;与DeepPLS相比,在一阶分解时故障检测率可达到100%,建立的模型更加精确,能更早地检测出滚动轴承的早期故障。结论 笔者提出的基于DeepDPLS的检测方法对于滚动轴承的早期故障检测是可行、有效的。

短程硝化过程的光谱特征波段选择与间隔偏最小二乘法建模

序批式活性污泥反应器(SBR)是目前应用较广的活性污泥处理装置。通过SBR反应器处理人工模拟高氨氮废水研究短程硝化反应系统启动过程中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量的变化,利用紫外光谱采集所得数据为基础建立模型,以期快速预测SBR反应器出水中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮含量。采用实验室配置的不同浓度硝酸盐氮和亚硝酸盐氮混合溶液,以三种不同波段选择的区间偏最小二乘法(iPLS)构建标准混合液的校正模型。研究结果显示,所建模型对混合液中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮实测值与预测值相关性均较好。测定反应器出水指标,同样以三种不同波段选择的偏最小二乘法算法构建紫外光谱与硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量的模型。利用校正集相关系数、交叉验证均方根误差(RMSECV)、预测集的相关系数以及预测均方根误差(RMSEP)评价指标来评价模型结果。在iPLS、siPLS、biPLS三种模型中利用联合区间偏最小二乘法(siPLS)将全光谱分别等分为24、19个区间时,分别联合子区间[24]、[38]建立的模型预测拟合结果最优,其校正模型r=0.9393、RMSECV=1.6504,r=0.9507、RMSECV=0.4421,预测模型r=0.9992、RMSEP=1.3418,r=0.9119、RMSEP=2.6770。该模型对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的预测效果总体较好,表明利用紫外光谱建立区间偏最小二乘法模型可以实现对短程硝化反应器出水硝氮和亚硝氮含量的快速预测。