[发明专利]一种树脂结合近红外光谱检测小龙虾中铅、镉浓度的预测模型及其建立方法和应用

说明书

本发明属于重金属检测领域，具体涉及一种树脂结合近红外光谱检测小龙虾中铅、镉浓度的预测模型及其建立方法和应用。建立方法包括：(1)制备多个不同铅镉浓度比的小龙虾消解液，以树脂分别进行吸附；分别测定经树脂吸附后过滤获得的滤液中的铅、镉浓度，计算得到各个树脂中的铅、镉吸附浓度；分别采集吸附了不同铅镉浓度比小龙虾消解液的树脂的近红外光谱；(2)应用Matlab软件，采用小波变换方法对步骤(1)得到的近红外光谱进行光谱预处理，根据预处理后的光谱及光谱对应的树脂中的铅、镉浓度，利用偏最小二乘法建立回归模型。本发明提高了分析灵敏度，缩短了建模时间，提高了检测效率，降低了试剂的消耗。

技术领域

本发明属于重金属检测领域，更具体地，涉及一种树脂结合近红外光谱检测小龙虾中铅、镉浓度的预测模型及其建立方法和应用。

背景技术

重金属通常是指密度＞5g/cm³，对人体有害的金属和类金属元素的总称，主要有铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、铬(Cr)、汞(Hg)和铜(Cu)等。重金属能使蛋白质和酶发生不可逆转的变性，丧失部分或全部生理功能，扰乱生物体的正常新陈代谢。铅是典型的积累性毒物，可以通过呼吸道和消化道等途径进入生物体内，损害肠胃、肾脏和神经系统，并影响人体的造血功能、免疫功能和智力发育，表现为血红蛋白合成不畅、血压过高、血管易发生痉挛等临床症状。长期暴露在较高浓度的铅环境中，人体中枢神经系统会受到损害，甚至引起不可逆的脑损伤。镉是人体非必需金属元素，具有很强的毒性，镉中毒对人体的影响仅次于汞，已被列为强致癌物。且镉无法被生物降解，易在生物体内蓄积。镉蓄积在人体内，会导致人体急性或慢性中毒、骨质疏松、骨头萎缩，甚至引起精子畸形，诱发细胞癌变，对人体肺部、骨骼、生殖系统和免疫系统造成巨大伤害。食品安全直接影响人民的身体健康及国家的发展，目前食品中铅、镉超标现象层出不穷，因此检测食品中的铅、镉含量具有重要意义。

小龙虾肉蛋白质含量较高，含有人体所需的8种必需氨基酸，同时脂肪含量较低，具有较高的食用价值。小龙虾经加工后，风味独特，味道鲜美，深受广大消费者的喜爱，是一种世界性消费淡水虾类。水底沉积物是从自然和人为来源引入水体环境的重金属的主要聚集地，与中上层鱼类相比，小龙虾因其底栖性及食腐性，更容易富集重金属。目前小龙虾重金属铅、镉超标现象的报道较多，已成为影响我国小龙虾产业发展的主要问题之一，对于小龙虾中重金属含量的检测越来越受到广大消费者的关注。然而传统的重金属铅、镉的检测方法大都操作繁琐，要求较高，很难满足小龙虾大批量生产中重金属快速检测要求，因此迫切需要开发小龙虾重金属铅、镉的快速检测技术。

发明内容

发明人通过研究发现，鳃的呼吸渗透作用是重金属铅、镉进入小龙虾体内的主要途径。小龙虾的生存环境受到铅、镉污染后，通过其自身呼吸作用和摄取食物等直接或间接方式，铅、镉会逐渐累积在特定的器官组织。且一旦进入体内，很难代谢排出。人们在食用小龙虾时，铅、镉被传递到人体内，对身体健康产生危害。

重金属在近红外光谱中几乎没有特征峰。因此，近红外光谱无法直接对铅、镉进行检测。但是铅、镉通过螯合或络合的方式与有机物质形成螯合物或络合物，而这些化合物在近红外光谱区有相应的响应与吸收，从而使得采用近红外光谱间接检测铅、镉成为可能。

发明人将清洗干净的鲜活小龙虾置于-50℃冰箱中冻藏12h后取出，经冷冻干燥机干燥36h，粉碎后进行微波消解。利用有机吸附材料-树脂富集小龙虾消解液中的痕量铅、镉，一方面使铅、镉吸附在树脂上形成络合物，另一方面也可以增加铅、镉的浓度，提高分析灵敏度。基于上述发现，完成了本发明。

本发明的目的在于解决上述问题，在保证检测精确性的前提下，根据建立的近红外光谱模型，同时检测小龙虾重金属铅、镉含量，以期找到一种迎合市场需要，缩短检测时间，实现小龙虾中重金属快速检测的检测技术，为小龙虾产业的绿色、健康和可持续发展提供技术支撑。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种树脂结合近红外光谱检测小龙虾中铅、镉浓度的预测模型的建立方法，该建立方法包括：