基于近紅外光譜技術(shù)對葛藟發(fā)酵過程的研究與探討.pdf

1、本文以葛藟發(fā)酵過程中的發(fā)酵液為研究對象，考察了毛細(xì)管柱氣相色譜法測定葛藟發(fā)酵液中的酒精含量，改進(jìn)和優(yōu)化苯酚-硫酸法來測定葛藟發(fā)酵液中多糖的含量，建立使用于葛藟發(fā)酵液體系的多糖含量測定方法。結(jié)合葛藟發(fā)酵液酒精含量和多糖的含量變化，進(jìn)一步研究了近紅外光譜分析技術(shù)在葛藟發(fā)酵過程中的應(yīng)用，探討了光譜處理方法的和儀器參數(shù)、光譜區(qū)域范圍選擇對葛藟發(fā)酵液近紅外光譜建模的影響及對其所建立的模型進(jìn)行驗證與研究。為實現(xiàn)發(fā)酵過程在線監(jiān)控、快速檢測提供一些理論

2、數(shù)據(jù)支撐。
　　采用毛細(xì)管氣相色譜法（Capillary Gas Chromatography）測定葛藟發(fā)酵液中乙醇的含量，由于乙醇是強(qiáng)極性和容易揮發(fā)的化學(xué)物質(zhì)，我們對中極色譜柱和內(nèi)標(biāo)物進(jìn)行了選擇考察，最終選擇HP-INOWAX毛細(xì)管柱和正丙醇做內(nèi)標(biāo)的檢測方法，解決了分離度、峰型效果差和柱效低問題，從而來提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。
　　優(yōu)化苯酚-硫酸法（Phenol Sulfuric Acid Method）來測定葛藟

3、發(fā)酵液中多糖的含量。本實驗用醋酸鉛對葛藟發(fā)酵液進(jìn)行沉淀前處理，來解決樣品色素干擾問題。對苯酚的用量、水浴溫度和水浴時間考察來確定最佳測試條件。該方法在前人的研究基礎(chǔ)上，建立用于葛藟發(fā)酵液中多糖含量的測定方法，為葛藟的多糖含量測定和葛藟后續(xù)研究工作提供理論數(shù)據(jù)。
　　通過透射光譜采集方法，探討了不同光譜預(yù)處理方式、儀器參數(shù)設(shè)定、光譜區(qū)域范圍選擇對發(fā)酵液近紅外模型建立的影響。結(jié)果表明，最佳模型的建立分別是分辨率為8cm-1和掃描次數(shù)為

4、64次，通過合理選擇光預(yù)處理方式和光譜區(qū)域選擇，建立了葛藟發(fā)酵液中酒精和多糖的定量模型，較適合用于預(yù)測發(fā)酵液的未知樣品。紅外光譜原始圖也反應(yīng)出了葛藟發(fā)酵液中主要化學(xué)成分的光譜吸收峰與化學(xué)組分之間有線性關(guān)系。利用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計量學(xué)的方法對原始光譜進(jìn)行光譜處理和光譜區(qū)間選擇與分析，通過比較一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)結(jié)合卷曲、平滑的光譜處理方法，發(fā)現(xiàn)采用F,D+N,D處理條件時，可以有效消除光的散射、雜散光以及儀器響應(yīng)影響導(dǎo)致的近紅外光譜的

5、基線漂移和光譜的重復(fù)等問題。建立了酒精含量定性模型，利用判別分析方法對其葛藟發(fā)酵液進(jìn)行發(fā)酵期與發(fā)酵穩(wěn)定期判別分析，討論了發(fā)酵過程酒精度與多糖的關(guān)系。對其葛藟酒精發(fā)酵液建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，討論了多糖、酒精濃度、發(fā)酵溫度、PH值、發(fā)酵環(huán)境濕度等參數(shù)對酒精發(fā)酵影響關(guān)系，結(jié)果表明多糖含量對酒精發(fā)酵影響最大，權(quán)重大于45％，影響大小為：多糖〉PH值〉發(fā)酵溫度〉發(fā)酵環(huán)境濕度。以上研究和探討的內(nèi)容較適合用于預(yù)測發(fā)酵液的未知樣品、快速測定發(fā)酵液中酒精和多