分析化学

编委专栏

  • 具备群体感应信号分泌和接收能力的人造细胞的构建及其信号转导研究

    杜行;赵晶晶;李书彬;韩晓军;

    自下而上构建人造细胞模拟信号转导对于深入理解复杂生命系统的通讯网络具有重要意义,其中,人造细胞间的动态信号分泌-响应耦合具有较大挑战。本研究采用生物-人工杂合策略构建了两种人造细胞:一种为呋喃酮硼酸二酯衍生物(AI-2)信号发出者的人造细胞(简称为发出者),载有能自主合成AI-2信号分子的细菌;另一种为AI-2信号接收者的人造细胞(简称为接收者),载有相应AI-2信号表达绿色荧光蛋白的细菌。当发出者和接收者的比例为4∶1时,接收者的荧光信号随时间延长而逐渐增强,在240 min时达到平台。本研究构建了群体感应信号分子发出和接收人造细胞,为人造细胞群体复杂信号交流研究奠定了基础。

    2025年05期 v.53 681-688页 [查看摘要][在线阅读][下载 1687K]
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  • 手性纳米界面调控α-突触核蛋白构象转变的机制研究

    韩玉蓉;张宇琦;姜秀娥;

    α-突触核蛋白(α-Synuclein, α-syn)纤维化是帕金森病的关键病理特征。尽管生物界面在α-syn聚集中起关键作用,但对其手性调控机制仍缺乏系统研究。本研究采用手性碳点(Carbon dots, CD)构建纳米尺度手性界面,利用表面增强红外吸收光谱和纳米红外光谱探究了α-syn在手性界面的构象转变机制。结果表明,α-syn主要通过静电作用吸附于手性界面,且界面的空间选择性进一步调控其构象。其中,D-CD界面的高亲和力稳定了α-syn的螺旋结构;而L-CD和DL-CD界面因较弱的亲和力暴露易折叠区域,促进β-sheet的形成,最终导致寡聚体和原纤维的形成。本研究揭示了手性界面对α-syn聚集的调控作用,为设计蛋白聚集抑制剂提供了理论支持。

    2025年05期 v.53 689-697页 [查看摘要][在线阅读][下载 1680K]
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  • 玉米秸秆衍生的锰氮双掺杂碳材料作为二电子氧还原电催化剂用于水系有机物降解性能分析

    崔爽;刁永兴;胡广兴;李壮;石岩;王宏达;

    将来源丰富且成本低的生物质废弃物转化为用于电芬顿工艺的高效二电子氧还原反应(ORR)电催化剂是废弃物再利用于工业废水中顽固污染物降解过程的重要环节。本研究采用生物质(玉米秸秆)制备了锰和氮掺杂的分层多孔碳材料(MnNBC),所得到的MnNBC催化剂在酸性介质中的选择性高达81%@0.6 V vs RHE,在10 h不间断寿命测试中也表现出良好的稳定性,其ORR活性来源于分级多孔结构和杂原子掺杂的协同效应。MnNBC作为电芬顿反应中的阴极材料,可在40~60 min内分别将25 mg/L的罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝和结晶紫完全降解。本研究为高储备量的生物质玉米秸秆废弃物转化为电芬顿工艺中的高效阴极材料提供了理论依据。

    2025年05期 v.53 698-717页 [查看摘要][在线阅读][下载 2379K]
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  • 表面增强红外光谱电化学揭示电催化界面阳离子特异性吸附及效应

    李佳琦;武烈;姜秀娥;

    利用表面增强红外吸收光谱结合电化学技术,探究了Li~+、Na~+和四甲基铵(TMA~+)3种阳离子存在时4-硝基苯硫酚(4-NTP)电催化反应活性差异的来源,研究了阳离子与电极表面的特异性相互作用对电催化反应活性的影响。通过构建振动斯塔克光谱明确了阳离子对双电层结构及界面电场的作用,进一步结合谱学以及电化学方法表征结果可以得出,不同阳离子亲疏水性质的差异影响了其与界面的特异性相互作用,其中,TMA~+通过特异性作用充当电荷转移的媒介,有效降低了体系的电荷转移电阻,从而在一定程度上改善了电催化反应活性。本研究结果表明,特定的阳离子/界面相互作用和阳离子特性对电催化反应的影响,有助于增进对电化学带电界面上阳离子效应的理解。

    2025年05期 v.53 708-716页 [查看摘要][在线阅读][下载 1241K]
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评述与进展

  • 聚合物磁性纳米微球在生物医学和医疗诊断领域的研究和应用进展

    田永帅;王含;杨帆;刘嘉男;王焕磊;

    聚合物磁性纳米微球是一种新型复合功能性材料,具有结构稳定、修饰方式多样和超顺磁性响应等优点。这些特性使得聚合物磁性纳米微球作为检测标志物载体或修饰材料时具有高灵敏度、高特异性和响应快速等优点,在医疗诊断领域展现出广阔的应用前景。本文对聚合物磁性纳米微球的基本性质进行了概述,重点介绍了近年来聚合物磁性纳米微球在生物医学和医疗诊断领域的研究进展,并对其未来制备方法的改进及其发展前景进行了展望。

    2025年05期 v.53 717-728页 [查看摘要][在线阅读][下载 1278K]
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  • 构建式微流控芯片和可重构微流控芯片的研究与应用进展

    万芃晖;高克鑫;范一强;

    微流控芯片凭借其微型化、高通量及低耗样等优势,已成为分析化学、生物医学、环境监测及食品检测等领域的核心工具。然而,传统静态微流控芯片因其流道结构固定、功能单一、设计与加工成本高,难以适应复杂实验动态调整的需求,限制了其进一步应用。构建式微流控芯片和可重构微流控芯片技术的发展,为突破上述瓶颈提供了新的解决方案。构建式微流控芯片通过使用前的模块化组装或边界调控技术,实现了同一芯片的多功能构建,显著提升了装置的通用性与经济性。可重构微流控芯片进一步融合实时决策与操控能力,使用时通过物理边界或虚拟边界的动态调整,可在实验过程中灵活操控微流体行为,为单细胞分析、动态生化合成等复杂任务提供了精准可控的研究平台。本文系统梳理了构建式微流控芯片和可重构微流控芯片的技术发展历程,针对两种芯片的特点,提出了基于“静态-动态边界”的分类框架,剖析了二者的设计原理、关键技术及应用场景,并分析了当前面临的挑战以及未来的发展方向。

    2025年05期 v.53 729-739页 [查看摘要][在线阅读][下载 2414K]
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仪器装置与实验技术

  • 基于串级离子迁移谱的离子筛选及反应性研究

    徐一仟;杨其穆;潘慢慢;蒋丹丹;陈创;李海洋;

    在离子迁移谱(IMS)及质谱(MS)等分析技术中,目标分析物的离子化效率主要受电离源类型及其反应试剂离子的种类和数密度等因素制约。系统研究不同条件下反应试剂离子反应性的差异,不仅可以显著提升目标化合物产物离子的检测灵敏度,还能为建立基于离子-分子反应机理的高效检测方法提供理论依据。本研究将变气压光电离串级离子迁移谱(PI-tandem-IMS)的气压由常压(100 kPa)降至低压(20 kPa),系统考察了电离源内CO_3~?和CO_4~?两种负反应试剂离子与水杨酸甲酯(MeSA)在不同气压条件下反应性的差异。当气压降低时,反应试剂离子CO_4~?相对信号强度的升高显著影响了MeSA特征产物离子[MeSA·O_2]~?的检测灵敏度。基于离子迁移率(K_0)的差异,调控离子门的延迟时间可以分别筛选CO_3~?和CO_4~?。在反应区中分别独立表征反应离子与MeSA的反应能力,证实了CO_4~?的反应性优于MeSA。在理论模型的基础上,得到了CO_4~?与MeSA反应的阿伦尼乌斯曲线,其速率系数k与温度成正相关,活化能E_a为62.45 kJ/mol。此外,控制气压或温度均可显著影响此反应的进行,表明PI-tandem-IMS在反应机理研究及反应调控中具有技术优势。

    2025年05期 v.53 740-748页 [查看摘要][在线阅读][下载 1424K]
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  • 原生态样品原位萃取离子化技术及小型装置研究

    董晓峰;刘锋;薛又菡;叶喜德;王双龙;

    现有的直接质谱离子化技术通常需要外接高压电源、气瓶和进样泵等辅助设备,并且样品准备过程繁琐、实验操作复杂,难以适应现场实时检测。本研究将实际样品直接取样、待测物在线萃取和目标分子离子化一体化集成,实现了液体和固体原生态样品的原位萃取纳升电喷雾离子化。研制了手持式离子源及其位姿调节装置,并对位置与角度参数进行了优化。采用咖啡因和利血平标准溶液考察了此离子化装置的性能,检出限(LOD)分别为0.08和0.14μg/L,相对标准偏差(RSD)分别低于3.7%和5.6%,表明此装置具有较高的灵敏度和稳定性。采用此装置连续5 d测试3个不同浓度的利血平标准溶液,日内RSD≤4.7%,日间RSD≤10.3%,表明此装置具有良好的工作稳定性。在无需预处理的情况下,采用此装置实现了5种中成药中的黄芪药用组分黄芪皂苷Ⅱ和环黄芪醇的快速定性检测,RSD分别低于8.0%和7.1%;用于中药材白芍中的药用组分没食子酸和王不留行中的药用组分刺桐碱和槲皮素的快速定性检测,RSD分别低于7.0%、6.4%和6.1%。本研究结果表明,此离子化技术与装置用于实际样品的定性检测具有良好的稳定性。

    2025年05期 v.53 749-757页 [查看摘要][在线阅读][下载 1469K]
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  • 一种基于微机电系统的具有三明治结构的开关型气动微阀

    马少杰;李文博;祝雨晨;李之睿;赵斌;冯飞;

    基于微机电系统(Micro-electro-mechanical system, MEMS)技术设计并制备了一种具有三明治(玻璃-硅-玻璃)结构的开关型气动微阀。此微阀的进出口沟道、控制气体微腔及入口分别由硅衬底和绝缘衬底上的硅(SOI)制成,使用Si–Si键合和阳极键合技术实现密封。微阀以SOI中一个10μm厚顶层单晶硅薄膜为形变薄膜,通过改变施加在单晶硅薄膜上的控制气体气压使薄膜形变,实现微阀的流量控制和开关功能。与聚合物薄膜相比,单晶硅薄膜耐高温,避免了制备过程中高温导致的薄膜形变。此微阀还具有死体积小、易与其它硅基气相色谱芯片集成的优点。测试结果表明,此微阀实现了流量控制及开关功能,且重复性好。

    2025年05期 v.53 758-764页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K]
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研究报告

  • 聚合物物证袋封存火场残留物性能研究

    蒋宇杭;刘瑶;王雨;姚彦汝;金静;臧政哲;

    放火属于暴力犯罪,而使用助燃剂实施的放火更容易造成严重的人员伤亡和财产损失。助燃剂通常为饱和蒸气压较低的易燃液体,在物证保留过程中,其燃烧残留物中的特征组分易挥发,因此残留物物证的保存情况对其检验鉴定结果会产生重要影响,保存不当可能造成物证污染、逸失,甚至导致误判,进而影响司法公正性。本研究选取在实际火场勘验中广泛使用的美国KAPAK聚酯样品取样无菌袋(AMPAC)和聚乙烯(PE)物证封装袋,采用恒温箱模拟其实际使用时的温度,利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对不同保存条件下封装容器的保存性能(背景干扰、密封性和交叉污染)进行了分析。实验结果表明,在40℃下分别放置3 d和7 d后,AMPAC袋自身仅检出C12~C14烷烃;AMPAC袋对汽油具有良好的密封性,但C2和C3烷基苯存在一定的逸失,在相邻空白AMPAC袋中也检出了少量的C2和C3烷基苯,表明AMPAC袋存在一定的交叉污染情况。对于PE物证袋,在40℃放置后,自身检出C15~C19烷烃;保存汽油时,汽油样品中的C2~C4烷基苯、萘、甲基萘、二甲基萘、茚满、茚、甲基茚满和二甲基茚满组分均出现含量降低的情况;相邻空白PE袋中检出C2~C4烷基苯、萘、甲基萘、二甲基萘、茚满、茚、甲基茚满和二甲基茚满等汽油特征组分,表明PE物证袋存在较严重的交叉污染情况,不适于汽油类物证的长期保持。基于袋体材料微观形貌特征,分析了两种物证袋密封性差异性的原因:PE物证袋表面粗糙度、空隙度较大;而AMPAC袋表面较平整致密、均匀连续,因此其密封性更好。本研究构建了火场残留物物证袋封存性能评估体系,为物证袋的选择提供了重要参考。

    2025年05期 v.53 765-783页 [查看摘要][在线阅读][下载 2014K]
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  • 基于疏水固态接触层的高稳定性铵离子选择电极的制备及性能测试

    刘晨宇;尹加文;韩蕴哲;鹿胜康;金庆辉;

    铵离子选择电极的稳定性对准确监测饮用水中的氨氮浓度至关重要。然而,在长期监测中,水样中的干扰离子和水分子会渗透进铵离子选择电极内部并形成水层,影响电极的电位响应和稳定性。全氟辛酸是一种低表面能材料,在聚苯胺中掺杂全氟辛酸,可以降低复合材料的表面能,提高表面粗糙度。本研究以掺杂不同浓度全氟辛酸的聚苯胺作为固态接触层制备了5支铵离子选择电极,电极的固态接触层具有疏水特性,提高了铵离子选择电极的稳定性。采用电位漂移实验评估离子选择电极的稳定性,确定了沉积液中全氟辛酸的最佳掺杂浓度为5 mmol/L。在此掺杂浓度下,固态接触层的水接触角为132°,电位漂移速率为41.66μV/h,水层测试中的电位漂移速率为1.31 mV/h,均优于未经修饰的电极。使用此电极连续检测10~(-4) mol/L NH_4Cl溶液28 d,电极电位测定结果的标准偏差仅为1.42 mV,明显优于未修饰的电极。本研究制备的铵离子选择电极具有高稳定性,适于饮用水中氨氮含量的长期监测。

    2025年05期 v.53 774-784页 [查看摘要][在线阅读][下载 1434K]
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  • 基于滚环扩增及盐酸小檗碱快速检测p53基因

    张京燕;张钰苹;谢林惠;周鸿;罗思瑶;罗荧萍;

    设计并构建了一种快速、免标记的p53基因可视化检测方法。当靶标存在时,可激活分析平台的滚环扩增反应而产生长的DNA链,此DNA链能进一步与盐酸小檗碱结合并增强其荧光,从而实现对p53基因的荧光定量分析。本方法具有高灵敏度和高特异性,能有效识别单碱基突变的p53基因,检出限低至5.63 pmol/L,并可在365 nm的紫外光照射下实现裸眼可视化检测分析。利用本方法检测10%胎牛血清样本中的p53基因,加标回收率在99.5%~104.7%之间,相对标准偏差(RSD)为0.1%~1.2%。本方法具有成本低、免标记、快速、灵敏度高、选择性好及抗干扰能力强等优点,可用于复杂生物样本中p53基因的定量分析,在疾病尤其是肿瘤的诊断和治疗中具有良好的应用前景。

    2025年05期 v.53 785-793页 [查看摘要][在线阅读][下载 1095K]
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  • Ce-HY分子筛中稀土落位对聚乙烯降解促进作用的分析

    吴雪婷;徐晶;母晓玮;田龙;汪啸;宋术岩;张洪杰;

    聚乙烯等塑料废弃物由于难降解,在环境中不断累积,造成了严重的环境污染问题。由于石油分子与聚烯烃分子的结构存在高度相似性,采用石油精炼流化催化裂化(FCC)工艺中常用的稀土分子筛催化剂回收聚烯烃塑料被认为是可行的方法。本研究合成了稀土元素铈(Ce)修饰的HY分子筛(Ce-HY),并通过高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)、红外光谱(FT-IR)和X-射线光电子能谱(XPS)等表征方法证明了Ce-HY被成功制备。Ce含量为5%(m/m)的Y分子筛(5Ce-HY)对低密度聚乙烯(LDPE)展现出优异的催化裂化性能,在300℃条件下,LDPE转化率在4 h内可达到98.4%,气态烷烃选择性可达到91.5%,其中75.4%是异构烷烃。此外,结合11°~13°范围内精细X射线衍射(XRD)谱和原位拉曼(In situ-Raman)光谱等分析方法探究了Ce物种在Y分子筛中的落位与催化性能的关系,发现Ce物种位于Y分子筛超笼中比方钠(SOD)笼中更有利于反应的进行,超笼中的Ce物种通过增强对底物分子的吸附能力和可及性,促进整个催化裂化过程。本方法可用于检测Y分子筛中稀土元素的落位,进而理解稀土元素在分子筛催化中的作用机制。

    2025年05期 v.53 794-803页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K]
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  • 多孔聚合物固相萃取-液相色谱-串联质谱法测定肉类中的硝基呋喃代谢物

    陈瑶;董英娇;李嘉仪;王芮杰;洪志楷;王冠华;

    以三(4-氨基苯基)胺(TAPA)和1,3,5-三(4-甲酰基苯基)苯(TFPB)为原料,在乙酸催化下,利用简便方法合成了一种亚胺型多孔有机聚合物TAPA-TFPB。以TAPA-TFPB为固相萃取吸附剂,基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UHPLC-QTOF-MS)联用方法,建立了肉类样品中4种硝基呋喃类代谢物(NFMs)残留的检测方法,并对吸附剂用量、样品溶液的pH值和体积、淋洗剂、洗脱液种类及用量等参数进行了优化。在最佳实验条件下,4种NFMs的检出限为0.11~1.60μg/kg,在3个不同水平的加标浓度下,日内和日间精密度(相对标准偏差)分别为2.8%~10.9%和4.3%~16.2%,加标回收率为72.0%~107.2%。本方法可用于高效提取和分析鱼肉中的痕量NFMs,表明制备的TAPA-TFPB是一种极具应用潜力的固相萃取吸附剂。

    2025年05期 v.53 804-813页 [查看摘要][在线阅读][下载 1042K]
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  • 纳米超表面等离子体共振芯片耦合金纳米颗粒的免疫竞争法检测恩诺沙星

    冀威昊;樊洪利;龚蕾;黄丽萍;范小龙;胡家勇;周陶鸿;刘钢;

    小分子药物残留超标引起的食品安全风险已成为目前广泛关注的公共问题,开发高效的检测方法是解决该问题的关键之一。本研究基于纳米杯阵列增强型超表面等离子体共振(Meta-surface plasmon resonance, MetaSPR)芯片与金纳米颗粒(Gold nanoparticles, AuNPs),采用免疫竞争策略,建立了恩诺沙星(ENR)的灵敏、快速检测方法。本方法具有特异性高、稳定性强、操作简便和检测通量高等优点,对ENR的检测范围为0.025~3.2 ng/mL,检出限(3σ)为20 pg/mL,用于实际鱼肉样品中ENR的检测,加标回收率为96.0%~105.0%。本方法为食品安全和环境监测等领域的小分子检测提供了技术参考。

    2025年05期 v.53 814-822页 [查看摘要][在线阅读][下载 1170K]
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  • 反向荧光增强试纸条检测口腔鳞状细胞癌标志物白细胞介素8

    张秋婷;徐一;赵爽;宫晓群;

    口腔鳞状细胞癌(Oral squamous cell carcinoma, OSCC)是一种常见的恶性肿瘤,而白细胞介素8(Interleukin-8, IL-8)是OSCC的一种重要生物标志物。IL-8在体液中的含量水平能够反映OSCC的发生和发展,因此,对其进行快速、灵敏的检测具有重要意义。本研究通过柠檬酸三钠还原氯金酸法合成了粒径均一的金纳米粒子(AuNPs),将其与鼠抗IL-8单克隆抗体mAb1偶联制备探针(AuNPs@mAb1)。将Cy5-NHS和鼠抗IL-8单克隆抗体mAb2偶联物(Cy5-mAb2)及羊抗鼠IgG抗体分别喷涂在硝酸纤维素膜上,作为检测线(T线)和质控线(C线),构建了反向荧光增强试纸条,建立了高灵敏检测唾液样本中IL-8的免疫层析方法。结果表明,荧光法检测IL-8的线性范围为0.01~100 ng/mL,检出限(3σ)为7.93 pg/mL,可视化方法的线性范围为6~100 ng/mL,检出限(3σ)为0.85 ng/mL,常见的干扰物不影响IL-8的检测。本试纸条的制备重现性良好,批间和批内精密度均小于5.5%,并且具有良好的储存稳定性。将本方法用于检测人唾液样本中的IL-8,加标回收率为93.7%~102.4%。本研究为OSCC的早期筛查提供了有效的检测方法。

    2025年05期 v.53 823-831页 [查看摘要][在线阅读][下载 1426K]
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  • 基于酶法高选择性检测沙林的比色阵列传感器研究

    姜连波;刘国宏;徐壮虎;李建;沈永玲;徐彩霞;臧传芹;肖艳华;李丹萍;梁婷;

    沙林(GB)是神经性毒剂的典型代表,毒性大,极低的量就能致人死亡,能够造成水源和大气环境染毒。因此,建立水源和空气中GB的检测方法具有重要的意义。本研究构建了一种基于GB对胆碱酯酶活性抑制的高选择性检测GB的比色阵列传感器(CSA)。采用乙酰胆碱酯酶(AChE)、丁酰胆碱酯酶(BuChE)及相应底物碘化乙酰硫代胆碱(S-ACh)、碘化丁酰硫代胆碱(S-BCh)、氯化乙酰胆碱(ACh)、氯化丁酰胆碱(BCh)和2,6-二氯靛酚乙酯(DCIE)构建4×4比色阵列。此传感器的线性方程为Y=131.3×lgC+271.6(R~2=0.997),其中,Y为阵列响应欧氏距离,C为GB的浓度(mg/L),线性范围为0.03~0.32 mg/L,检出限为27.6μg/L。本方法能有效区分维埃克斯(VX)、梭曼(GD)、芥子气(HD)和路易试剂(L)等化学战剂(CWA),具有较高的抗干扰能力、灵敏度和较好的重复性,并成功应用于模拟水样和模拟空气样中GB的检测,回收率为97.2%~100.9%。本方法有望用于神经性毒剂的现场快速检测。

    2025年05期 v.53 832-844页 [查看摘要][在线阅读][下载 1395K]
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  • 基于残差注意力卷积神经网络的鲜茶叶成分含量检测方法研究

    章海亮;周燕;罗微;詹白勺;张晶;刘雪梅;

    快速、无损检测鲜茶叶成分含量对鲜茶品质鉴定具有重要的参考价值。可见-近红外(Vis-NIR)光谱技术已被用于植物样本中化学成分的定性与定量分析,具有简单、快速和无损检测的优点。本研究采用残差注意力卷积神经网络(RACNN)对鲜茶叶的内部成分含量进行预测。收集样本在Vis-NIR波段范围内的反射率光谱数据及鲜茶叶中没食子酸(GA)、没食子儿茶素(GC)、表没食子儿茶素(EGC)和表儿茶素没食子酸酯(ECG)等成分的含量。在对光谱数据进行预处理的基础上,采用偏最小二乘回归(PLSR)模型对4种成分的含量进行预测,并确定了最佳的预处理方式。随后,采用随机森林(RF)算法提取了特征波段。最后,对比了PLSR、卷积神经网络(CNN)和RACNN模型的性能。结果显示,对于GA, RACNN模型效果最佳,其验证集决定系数(R~2)为0.946,验证集均方根误差(RMSEP)为1.173;对于GC, RACNN模型效果最佳,其验证集R~2为0.928, RMSEP为6.081;对于EGC, RACNN模型效果最佳,其验证集R~2为0.891,RMSEP为15.197;对于ECG, RACNN模型效果最佳,其验证集R~2为0.878, RMSEP为7.837。本研究通过Vis-NIR光谱技术结合化学计量学方法建立的RACNN模型可实现鲜茶叶中成分含量的准确检测。

    2025年05期 v.53 842-851页 [查看摘要][在线阅读][下载 3908K]
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