全 文 ：支持向量回归分光光度法同时测定苋菜红和果绿
张永生 1 ,魏新军 1 ,侯振雨 2 ,彭娟 1　(1.河南科技学院食品学院 ,河南新乡 453003;2.河南科技学院化工学院 ,河南新乡 453003)
摘要　[目的]建立支持向量回归分光光度法同时测定苋菜红和果绿的模型。 [方法 ]在波长 300.0 ～ 600.0nm, 测定了苋菜红和果绿 2
种色素混合溶液的吸光度 ,采用支持向量回归(SVR)方法进行建模 ,建立了支持向量回归分光光度法同时测定苋菜红和果绿的方法 , 并
对模拟样品进行了测定。 [结果]光谱扫描结果表明 , 2种色素的吸收光谱相互重叠且有较大差异。在 300.0～ 600.0nm,苋菜红和果绿
均有较大吸收。苋菜红和果绿的平均回收率分别为 99.996%和 99.263%,说明该方法的加和性良好。模拟样品中 2种色素的平均回收
率分别为 98.997%和 99.676%。 [结论]该试验建立了支持向量回归分光光度法同时测定苋菜红和果绿的模型 ,达到了预期目的。
关键词　苋菜红;果绿;分光光度法;支持向量回归;同时测定
中图分类号　S123　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)33-18641-02
SimultaneousDeterminationofAmaranthandFruitGreenBasedonSupportVectorRegressionSpectrophotometry
ZHANGYong-shengetal　(ColegeofFoodScience, HenanInstituteofScienceandTechnology, Xinxiang, Henan453003)
Abstract　[ Objective] Thepurposeofthestudywastoestablishthesimultaneousdeterminationmodelofamaranthandfruitgreenbasedon
supportvectorregression(SVR)spectrophotometry.[ Method] Inthewavelengthrangeof300.0-600.0nm, theabsorbanceofmixedsolu-
tionofthe2pigmentsamaranthandfruitgreenwasdeterminedandtheSVRmethodwasusedtoestablishmodel.Thenthemethodofsimulta-
neouslydeterminingamaranthandfruitgreenbySVRspectrophotometrywasestablishedandthesimulatedsamplesweredetermined.[ Result]
Thespectro-scanningresultsshowedthattheabsorptionspectrumsofthe2pigmentswereoverlappedandhadgreaterdifference.Bothamaranth
andfruitgreenhadgreaterabsorbanceinthewavelengthrangeof300.0-600.0nm.Theaveragerecoveriesofamaranthandfruitgreenwere
99.996%and99.263%resp., indicatingthatthismethodhadgoodadditivity.Theiraveragerecoveriesinsimulatedsampleswere98.997%
and99.676%resp.[ Conclusion] ThesimultaneousdeterminationmodelofamaranthandfruitgreenbasedonSVRspectrophotometrywases-
tablishedthroughthisexperimentandtheexpectingpurposewasachieved.
Keywords　Amaranth;Fruitgreen;Spectrophotometry;Supportvectorregression(SVR);Simultaneousdetermination
基金项目　河南科技学院重点项目(20066052)。
作者简介　张永生(1980-),男 ,河南洛阳人 ,硕士 ,讲师 ,从事食品安
全控制技术研究。
收稿日期　2010-09-03
　　食用色素是用于食品着色的一类食品添加剂 ,包括合成
色素和天然色素两大类。天然食用色素不仅安全可靠 ,有些
还因具有保健功能而深受人们喜爱。由于提取天然色素的
成本较高 ,所以市场上大量使用合成色素作为其替代品。合
成色素虽能使食物看起来更加美味可口 ,但并不能向人体提
供营养物质 ,甚至有些合成色素还有 “三致 ”作用 ,危害人体
健康 [ 1-3] 。国家标准中对食品行业所应用的合成色素的品
种 、范围 、添加量都有严格的规定 [ 4] 。因此 ,找到一种有效的
合成色素的检测方法 ,对于规范市场上合成色素的添加情
况 ,保证含色素食品的安全性有重要的作用。目前混合食用
合成色素的测定方法主要是高效液相色谱法 、薄层色谱法和
三波长吸光光度法。高效液相色谱法测定的准确度高 ,操作
过程简单 ,但仪器价格昂贵 ,不易普及 [ 5-8] ;薄层色谱法操作
复杂 ,定量麻烦 [ 9] ;三波长吸光光度法能快速而准确地直接
测量混合合成色素 ,但常因吸收光谱严重重叠而存在较大干
扰 ,使计算量大 ,无法单独测定 ,需配合化学计量方法才能同
时测定 ,过程较繁琐 [ 10] 。支持向量机(SVM)是一种基于统
计学理论的新型机器学习方法 [ 11] ,能较好地解决小样本 、非
线性 、高维数和局部极小点等实际问题 ,对样本有较好的泛
化能力 [ 12] 。它是一种艺术级的数据挖掘方法 ,支持分类和
回归任务 ,分类任务根据预报器对目标类进行预测。关于该
数据模型在文本分类 、手写识别 、图像分类 、生物等方面研究
较多 [ 13-14] ,而对于食品中成分的测量则研究较少 。笔者采
用支持向量机软件处理数据 ,建立了苋菜红和果绿同时测定
的模型 ,旨在为科学测定食品中色素含量提供参考。
1　材料与方法
1.1　材料与仪器　苋菜红(食用级);果绿(食用级 ,天津盛
辉化工新技术有限公司)。TU-1810紫外可见分光光度计
(北京普析通用仪器有限责任公司);MD-100-2电子天平(上
海天平仪器厂)。
1.2　方法
1.2.1　标准溶液的配制。苋菜红标准溶液的配制:称取苋
菜红 0.1 g,置于 100ml容量瓶中 ,用蒸馏水定容至刻度 ,即
为 1 000mg/L的苋菜红储备液。果绿标准溶液的配制:称取
果绿 0.05 g,置于 100 ml容量瓶中 ,用蒸馏水定容至刻度 ,即
为 500mg/L的果绿储备液。 2种储备液均避光保存。
1.2.2　试验设计 。
1.2.2.1　混合标准溶液试验。按 10水平的均匀试验设计
表及使用表设计苋菜红 、果绿混合标准溶液的浓度水平。取
10个 50 ml容量瓶 ,按顺序分别加入苋菜红储备液 0.5、1.0、
1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0ml,果绿储备液 3.5、1.5、
5.0、3.0、1.0、4.5、2.5、0.5、4.0、2.0ml,然后用蒸馏水定容至
刻度 ,配制好的浓度水平见表 1。用 1 cm比色皿 ,以蒸馏水
作参比 ,在波长 300.0 ～ 600.0 nm,每间隔 0.5 nm测定其吸
光度 ,导出光谱扫描数据 ,用支持向量机软件处理数据。
1.2.2.2　模拟样品试验。为了考察试验的准确性 ,配制 6
个模拟样品 ,浓度水平见表 2。数据测定及处理方法同
“1.2.2.1”。
2　结果与分析
2.1　样品体系的吸收光谱　试验结果表明 ,这 2种色素的
吸收光谱相互重叠且有较大差异 ,这种差异为多元线性回归
法提供了可能性。由图 1可知 ,在 300.0 ～ 600.0 nm,苋菜红
和果绿吸收光谱有较大吸收 ,故选择在 300.0 ～ 600.0 nm波
长进行测量 。
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(33):18641-18642, 18653 责任编辑　张杨林　责任校对　傅真治
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.33.115
表 1　混合标准溶液浓度
Table1　Theconcentrationofmixedstandardsolution mg/L
混合标准溶液标号Mixedstandardsolution
苋菜红Amaranth
果绿Fruitgreen
混合标准溶液标号Mixedstandardsolution
苋菜红Amaranth
果绿Fruitgreen
1 5 140 6 30 180
2 10 60 7 35 100
3 15 200 8 40 20
4 20 120 9 45 160
5 25 40 10 50 80
表 2　模拟样品的浓度
Table2　Theconcentrationofsimulatedsamples mg/L
模拟样品标号Thenumberofsimulatedsamples
苋菜红Amaranth
果绿Fruitgreen
模拟样品标号Thenumberofsimulatedsamples
苋菜红Amaranth
果绿Fruitgreen
1 15 100 4 30 140
2 20 160 5 35 60
3 25 80 6 40 120
注:1为果绿;2为苋菜红。
Note:1representedfruitgreen;2representedamaranth
图 1　苋菜红和果绿标准溶液的吸收光谱图
Fig.1　Theabsorptionspectrogramofamaranthandfruitgreen
standardsolution
2.2　加和性考察
2.2.1　混合标准溶液的光谱扫描。分别对表 1中配制好的
10个混合标准溶液按试验方法进行光谱扫描 ,结果见图 2。
图 2　混合标准溶液的光谱扫描图
Fig.2　Thespectrumsscannogramofmixedstandardsolution
2.2.2　混合标准溶液的加和性。依据图 2的光谱扫描数
据 ,用支持向量机方法建立数学模型 ,对混合标准溶液中 2
种色素进行测算 ,结果见表 3、4。
　　由表 3、4可知 ,苋菜红 、果绿平均回收率分别为
99.996%和 99.263%,说明方法的加和性良好。
表 3　苋菜红测算结果
Table3　Themeasuredresultsofamaranth
加入量mg/LAdditionamount
测算量mg/LCalculationamount
回收率%Recovery
加入量mg/LAdditionamount
测算量mg/LCalculationamount
回收率%Recovery
5 5.144 102.890 30 30.056 100.190
10 9.740 97.398 35 35.107 100.310
15 14.966 99.771 40 39.655 99.137
20 19.845 99.223 45 44.838 99.640
25 25.227 100.910 50 50.244 100.490
表 4　果绿测算结果
Table4　Themeasuredresultsoffruitgreen
加入量mg/LAdditionamount
测算量mg/LCalculationamount
回收率%Recovery
加入量mg/LAdditionamount
测算量mg/LCalculationamount
回收率%Recovery
140 140.620 100.450 180 179.810 99.895
60 58.044 96.740 100 100.800 100.800
200 200.570 100.290 20 18.191 90.956
120 119.240 99.365 160 159.970 99.982
40 41.371 103.430 80 80.576 100.720
2.3　模拟样品的测量　分别对配制好的 6个模拟样品按试
验方法进行光谱扫描 ,依据光谱扫描数据 ,按照前面建立的
模型进行测算 ,结果见表 5、6。
表 5　苋菜红测算结果
Table5　Themeasuredresultsofamaranth
加入量mg/LAdditionamount
测算量mg/LCalculationamount
回收率%Recovery
加入量mg/LAdditionamount
测算量mg/LCalculationamount
回收率%Recovery
15 14.927 99.516 30 29.967 99.888
20 20.290 101.450 35 34.878 99.652
25 23.679 94.718 40 39.503 98.757
表 6　果绿测算结果
Table6　Themeasuredresultsoffruitgreen
加入量mg/LAdditionamount
测算量mg/LCalculationamount
回收率%Recovery
加入量mg/LAdditionamount
测算量mg/LCalculationamount
回收率%Recovery
100 99.897 99.897 140 141.790 101.280
160 162.960 101.850 60 59.670 99.449
80 75.905 94.881 120 120.830 100.700
　　由表 5、6可知 ,模拟样品中 2种色素的平均回收率分别
为 98.997%和 99.676%,准确性较高。
3　结论　
建立了支持向量回归分光光度法同时测定苋菜红和果
绿的模型 ,使用该模型用于模拟样品的测量 ,苋菜红和果绿
的平均回收率分别为 98.997%和 99.676%,达到预期目的。
(下转第 18653页)
18642 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年
培养基中 SeO32-的浓度为 100μg/ml时 ,沼泽红假单胞菌的
生长受到抑制 , A660nm有显著下降;SeO32-浓度为 50 μg/ml
时 ,生长也受到了影响;而 25 μg/ml的 SeO3 2-浓度对沼泽红
假单胞菌的生长影响不大 , A660nm从第 3天后开始下降 ,与空
白对照组生长曲线相似。由此推断 ,沼泽红假单胞菌适应生
长的 SeO3 2-浓度为 25～ 50 μg/ml。
图 7　Na2SeO3添加量对沼泽红假单胞菌生长的影响
Fig.7　Effectofdifferent[ SeO3 2-] onthegrowthoftheRp.pal-
ustris
图 8　Na2SeO3添加量对荚膜红假单胞菌生长的影响
Fig.8　Effectofdifferent[ SeO3 2-] onthegrowthoftheRp.
capsulate
　　由图 8可知 ,在不同浓度 SeO32-的培养基中接种相同数
量荚膜红假单胞菌 ,在培养 1 d后 ,高浓度 SeO32-条件(50 ～
100 μg/ml)下 ,荚膜红假单胞菌的 A660nm先显著升高(P<
0.05),后又急剧下降 ,由此推断 ,高浓度 SeO32-先对细菌有
刺激增长的作用 ,后又产生毒理效应 ,抑制了细菌的正常生
长 。而当 SeO3 2-初始浓度为 25 μg/ml时 ,荚膜红假单胞菌
的生长曲线与空白对照组相似 ,说明低浓度 SeO32-对光合细
菌生长影响不大。由此可以推断 , 2种光合细菌对无机硒的
最大耐受性在 25 ～ 50 μg/ml。
4　结论
结果表明 ,对于所选取的 4株光合细菌中荚膜红假单胞
菌和沼泽红假单胞菌对亚硒酸盐有较高的耐受性 ,为含亚硒
酸盐培养基中的优势菌株。在以酵母膏为碳源 , pH值为
7.0,接种量 20% ～ 30%为 2种耐受硒光合菌株的最适生长
条件 ,且对亚硒酸盐的耐受最佳浓度为 50 ～ 100 μg/ml。该
研究为光合细菌在含硒废水处理上的应用奠定了基础。
参考文献
[ 1] 朱建明,梁小兵,凌宏文 ,等.环境中硒存在形式的研究现状 [ J].矿物
岩石地球化学通报 , 2003(22):75-81.
[ 2] SCHEINOSTAC, REGINAKIRSCH, DIPANJANBANERJEE, etal.X-ray
absorptionandphotoelectronspectroscopyinvestigationofselenitereduc-
tionbyFeII-bearingminerals[J].JournalofContaminantHydrology, 2008,
18:2471.
[ 3] 罗保明,李琳 ,许颖.含硒废水处理新方法[ J] .中国环保产业 , 2008(9):
35-39.
[ 4] 金强 ,徐伯兴,王毓芳.亚硒酸根的微生物转化研究 [ J].上海环境科
学, 1996(6):22-24.[ 5] 毛雪慧,徐明芳,刘辉 ,等.光合细菌固定化及其处理含油废水的研究
[ J] .农业环境科学学报 , 2009, 28(6):1-6.
[ 6] GORLENKOVM.Historyofthestudyofbiodiversityofphotosynthetic
bacteria[J] .Microbiology, 2004, 73(5):541-550.
[ 7] 吕红 ,周集体 ,王竞.光合细菌降解有机污染物的研究进展 [ J].工业水
处理 , 2003, 23(10):9-12.
[ 8] 王东亮,肖敏 ,钱卫,等.还原亚硒酸盐产生红色单质硒光合细菌菌株
的筛选与鉴定 [ J].微生物学报, 2007, 47(1):44-47.
[ 9] 雷爱莹,彭敏 ,曾地刚,等.高效净水沼泽红假单胞菌的分离鉴定 [ J].
广西农业科学 , 2005, 36(1):57-58.[ 10] VANNIELCB.Techniquesfortheenrichment, isolation, andmainte-
nanceofthephotosyntheticbacteria[ J].MethodsinEnzymology, 1971,
23:3-28.
[ 11] 黄宁宇 , 来琦芳.三种光合细菌不同生态环境下的生长试验[ J].海洋
渔业, 2004, 26(3):199-204.
[ 12] 钱大益 ,朱益丹 ,宋存义 ,等.光合细菌的生长条件 [ J] .北京科技大学
学报, 2005(27):156-158.
[ 13] MASAMIKASHIWA, SHINTARO NISHIMOTO, KAZUAKITAKA-
HASHI, etal.FactorsAfectingSolubleSeleniumRemovalbyaSelenate
-ReducingBacteriumBacillussp.SF-1[ J].JournalofBioscnenceandBioengineering, 2000, 89(6):528-533.
[ 14] KULAI, ARSLANY,BAKRDERES,etal.Anovelanalyticalsystemin-
volvinghydridegenerationandgold-coatedW-coiltrappingatomicabsorp-
tionspectrometryforseleniumdeterminationatngl-1 level[J].Spectro-
chimicaActaPartB, 2008, 638:56-86.
(上接第 18642页)
参考文献
[ 1] 陶俞佳 ,祝炎.食用色素知多少[ J] .化学教学 , 2008, 28(12):66-68.
[ 2] 中国食品添加剂生产应用工业协会.食品添加剂检验手册 [ M].北京:
中国轻工业出版社, 1999:10-15.
[ 3] 郝利平.食品添加剂 [ M].北京:中国农业出版社, 2004.
[ 4] 卫生部,国家标准化管理委员会.食品添加剂使用卫生标准.GB2760-
2007[ S].北京:中国标准出版社 , 2009.
[ 5] 卫生部食品卫生监督检验所.食品中合成着色剂的测定.GB/T5009 35
-2003[ S].北京:中国标准出版社, 2003.
[ 6] 沈坚,王全林,潘旭.高蛋白食品中合成色素的多组分测定方法研究
[ J].分析化学, 2009(10):282.[ 7] 唐岩,张卫平,张延雨.高效液相色谱法测定果冻中人工合成色素[ J].
卫生研究 , 2002, 31(1):69-70.
[ 8] 朱明华,胡平.仪器分析[ M] .北京:高等教育出版社 , 2008.
[ 9] 朱良漪.分析仪器手册 [ M].北京:化学工业出版社, 2000.
[ 10] 王咏梅.紫外光谱多元线性回归法同时测定硝基苯和苯胺[ J].理化
检验:化学分册 , 1987, 33(1):16-17.
[ 11] 侯振雨 ,姚树文 ,张玉泉 ,等.支持向量回归同时测定邻苯二酚 ,间苯二
酚和对苯二酚稳健模型的研究 [ J].化学试剂, 2008, 30(11):89-92.[ 12] 刘解放 ,侯振雨 ,吴亮.支持向量机在模式识别和回归模型中的应用
[ J].河南科技学院学报:自然科学版, 2007(12):90-91.
[ 13] 张永生 ,魏新军 ,南海娟 ,等.支持向量回归分光光度法同时测定饮料
中柠檬黄与日落黄[ J] .食品研究与开发 , 2009, 30(8):138-140.
[ 14] NELLOCI, JOHNST.支持向量机导论[ M].北京:电子工业出版社 ,
2004:82-90.
1865338卷 33期　　　　　　　　　　　　　　　李子超等　耐受 Se光合细菌的筛选及生长条件优化