任静 刘刚 欧全宏 赵帅群 徐娟

摘要：利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）结合离散小波变换（DWT）、主成分分析（PCA）和聚类分析（HCA）方法对甘薯、马铃薯、薯蓣、莲藕、豌豆、玉米淀粉进行鉴别研究，测试淀粉样品的红外光谱。结果表明，6种淀粉样品红外光谱相似，但在1 700～800 cm-1范围内，红外光谱的峰位、峰形及吸收强度差异明显。对此范围内的原始红外光谱进行离散小波变换，提取离散小波变换的第五尺度细节系数数据，进行主成分分析和聚类分析。离散小波的前3个主成分的累计贡献率为94.43 %，主成分分析和聚类分析正确率为100%。研究表明，傅里叶变换红外光谱技术结合离散小波变换的方法可以鉴别不同植物来源的淀粉。

关键词：淀粉来源；鉴别；傅里叶变换红外光谱（FTIR）；离散小波变换（DWT）；主成分分析（PCA）；聚类分析（HCA）

中图分类号：O657.3；TS231 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）05-1277-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.05.048

Identification for Starches from Six Different Plants by Fourier Transform Infrared Spectroscopy Combined with Discrete Wavelet Transform

REN Jing，LIU Gang，OU Quan-hong，ZHAO Shuai-qun，XU Juan

（School of Physics and Electronic Information， Yunnan Normal University， Kunming 650500， China）

Abstract： Starches from six different plants were identified by Fourier transform infrared （FTIR） spectroscopy combined with discrete wavelet transform（DWT）， principal component analysis（PCA） and hierarchical cluster analysis （HCA）， to test infrared spectrum in starch samples. The results showed that the infrared spectrum of six starch samples were similar on the whole， but with obvious differences in the position， shape and absorption intensity of peaks in the range of 1 700～800 cm-1. Selecting infrared spectrum in this range to perform DWT， extracting the fifth level detail coefficients of discrete wavelet transform to perform PCA and HCA. The first three principal components' cumulative contribution rate of discrete wavelet was 94.43%， the accurate rates of HCA and PCA were 100%. It proved that method of FTIR spectroscopy combined with discrete wavelet transform could be used to identify different kinds of starches.

Key words： starch source；identification；Fourier transform infrared spectroscopy（FTIR）；discrete wavelet transform（DWT）；principal component analysis（PCA）；hierarchical cluster analysis（HCA）

淀粉是植物主要的能量贮藏物质，广泛存在于植物的果实、根、茎、叶中，是人类的主要食物来源，在食品加工中的应用比较广泛，除作为主食部分外，还常用作增稠剂、黏合剂、稳定剂、崩解剂等。同时淀粉也是仅次于纤维素的可再生性资源，是一种重要的工业原料，广泛应用于工业生产中，在可降解材料、绿色燃料、造纸、环保涂料、生物医药等领域有着广泛应用[1]。

自然界中，淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，以颗粒形式存在，颗粒结构包含结晶区和无定形区两部分[2-7]，结晶区主要由支链淀粉分子以双螺旋结构形成，结构较为致密，不易受外力和化学试剂作用；……