CN112834541B

CN112834541B - 一种钠含量及钠分布的测试方法

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Publication number: CN112834541B
Application number: CN202010005543.8A
Authority: CN
Inventors: 杨培强; 卢丙
Original assignee: Shanghai Niumag Corp ltd
Current assignee: Shanghai Niumag Corp ltd
Priority date: 2020-01-03
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2040-01-03
Also published as: CN112834541A

Abstract

本发明公开一种钠含量及钠分布的测试方法，包括如下步骤：S1：准备定标样品及待测样品；S2：将定标样品放入核磁分析仪，测得定标样品中钠元素的灰度图；S3：将S2中得到的灰度图进行数字图像处理转化为灰度矩阵，计算每个定标样品的去基底灰度矩阵和，然后得出钠质量与去基底灰度矩阵和的最小二乘线性回归方程；S4：将待测样品放入核磁分析仪，测得待测样品中钠元素的灰度图，同时得到待测样品中钠分布状况；S5：根据S3得到的回归方程，计算待测样品中的钠含量。本发明公开的测试方法，操作简单，检测时间短，可以无损检测，多次测试时稳定性好，精度高；钠分布的测试，可以观察钠随腌制时间的变化，提升腌制质量。

Description

一种钠含量及钠分布的测试方法

技术领域

本发明涉及食品检测领域，具体涉及一种钠含量和钠分布的测试方法。

背景技术

对食品进行腌制是一种常见的食品加工方法，其得到的腌制品深受大家的喜爱。在腌制过程中，往往添加食盐用以增加腌制品的口味并抑制有害微生物的繁殖，起到防腐作用。食盐以氯化钠为主，其钠含量过高含量不仅影响食品口感，也会诱发多种疾病，影响人们的生活和身体健康。。目前国内外测定钠含量的方法主要有分光光度法(ASS)、气相色谱法、液相色谱法等。但是分光光度法中对样品处理的过程繁琐，易受到杂质干扰，灵敏度差；气相色谱法检测时间长，工作量大，且结果稳定性差；液相色谱法存在分离度差、灵敏度低等缺陷。

因此，亟需一种快速无损检测腌制品中的钠含量的方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中检测钠元素时，过程繁琐，稳定性差，且会损害待测样品的问题，从而提供一种使用核磁共振测试腌制品中钠含量及钠分布的方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种钠含量及钠分布的测试方法，包括如下步骤：

S1：准备定标样品及待测样品；

S2：将定标样品放入核磁分析仪，测得定标样品中钠元素的灰度图；

S3：将S2中得到的灰度图进行数字图像处理转化为灰度矩阵，计算每个定标样品的去基底灰度矩阵和，然后得出钠质量与去基底灰度矩阵和的最小二乘线性回归方程；

S4：将待测样品放入核磁分析仪，测得待测样品中钠元素的灰度图，同时得到待测样品中钠分布状况；

S5：根据S3得到的最小二乘线性回归方程，计算待测样品中的钠含量。

进一步地，步骤S1中，所述定标样品为钠元素质量不同的样品，所述钠元素质量不同的样品中的钠元素质量m分别为m₀、m₁、m₂、m₃、……、m_n，其中，0＝m₀＜m₁＜m₂＜m₃＜……＜m_n＜2g，n≥5；

将所述待测样品称重，质量记为M_d。

步骤S3中，所述图像数字处理为，将步骤S2中得到定标样品中钠元素的灰度图用每个采样像素8位的非线性尺度来保存，得到每个像素点的灰度值，然后将所有的灰度图的灰度值进行统一处理，得到处理后每个像素点的灰度值，并将每幅灰度图转化为灰度矩阵。

其中，所述得到每个像素点的灰度值具体为，将灰度图从0-255分为256级，每个像素点的灰度值记为value，其中，最低亮度的点为0级，最高亮度的点为255级。

所述统一化处理为，以所有灰度图中最低亮度的点为0级，最高亮度的点为255级，处理后各灰度图中亮度最高的像素点的灰度值记为maxvalue，然后通过标准公式计算处理后所有图像中每个像素点的灰度值，计为gray，所述标准公式为：gray＝value×(maxvalue/255)，即每幅灰度图即转化为以像素点的灰度值排列的灰度矩阵。

所述计算每个定标样品的去基底灰度矩阵和具体为，将每个定标样品的灰度图转化得到的灰度矩阵中的像素点的灰度值相加，得到每个定标样品灰度图的灰度矩阵和，将各个定标样品的灰度矩阵和Y_s分别为Y_s0、Y_s1、Y_s2、Y_s3、……、Y_sn，以Y_s0为基底，各定标样品去基底灰度矩阵和Y_s’分别为0、Y_s1’、Y_s2’、Y_s3’、……、Y_sn’。

所述最小二乘线性回归方程为Y_s’＝K×m+b，其中，K为方程的斜率，b为方程的截距，将各定标样品去基底灰度矩阵和Y_s’分别代入方程，计算得到K和b。

进一步地，步骤S4中，所述钠分布状况即待测样品灰度图中亮度的分布情况。

步骤S5中，将步骤S4得到的待测样品的灰度图进行数字图像处理转化为灰度矩阵，然后得到得到待测样品去基底灰度矩阵和Y_sd’，带入所述最小二乘线性回归方程Y_s’＝K×m+b，得到待测样品中的钠元素质量m_d，即得到待测样品的钠含量(m_d/M_d)×100％。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的钠含量的测试方法，利用核磁共振，其操作简单，只需要将待测样品放入核磁检测仪的线圈探头中，测试灰度图像即可；事先通过定标样品得到最小二乘线性回归方程，对待测样品仅需要通过电脑对得到的灰度图进行转化和计算，测试每个待测样品中的钠元素含量只需要1-3分钟，大大缩短了检测时间；同时，无需添加任何化学品，不破坏样品原有成分，做到对样品的无损检测，安全无污染；依照事先得到的方程，在使用该方法进行多次测试时稳定性好，检测样品精度高。

2.本申请提供的钠分布的测试方法，由于其测试方法无损的特性，还可以观察腌制品中钠元素的空间分布随腌制时间的变化情况，可以观察食品腌制过程中的腌制程度及对腌制质量的评价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中定标样品1通过核磁共振得到的灰度图；

图2是本发明实施例1中定标样品2通过核磁共振得到的灰度图；

图3是本发明实施例1中定标样品3通过核磁共振得到的灰度图；

图4是本发明实施例1中定标样品4通过核磁共振得到的灰度图；

图5是本发明实施例1中定标样品5通过核磁共振得到的灰度图；

图6是本发明实施例1中定标样品6通过核磁共振得到的灰度图；

图7是本发明实施例1中定标样品得到的钠质量和去基底灰度矩阵和的最小二乘线性回归方程；

图8是本发明实施例2中待测黄瓜样品腌制8小时时通过核磁共振得到的灰度图；

图9是本发明实施例2中待测黄瓜样品腌制16小时时通过核磁共振得到的灰度图；

图10是本发明实施例1和2中待测黄瓜样品腌制24小时时通过核磁共振得到的灰度图。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

本实施例提供一种腌制品中钠含量的测试方法，具体步骤如下：

(1)准备定标样品及待测样品：

使用水和氯化钠配置定标样品，记为定标样品1-6，其配置方法和钠质量m如表1所示。

表1定标样品的配置

称重待测腌制24小时后的黄瓜样品，质量为18.5934g。通过腌制前放入的氯化钠和腌制后氯化钠剩余量的比较，计算出待测黄瓜样品中实际的钠质量为1.0397g。

(2)将定标样品放入核磁分析仪，测得定标样品中钠元素的灰度图：

使用苏州纽迈分析仪器股份有限公司生产的NMI20-025H-I_钠探头，测试参数为：磁场强度0.3-0.5T，磁体温度32±0.02℃，探头线圈直径25mm，成像序列MSE参数：P1＝1200us，TR＝200ms，TE＝6ms，NS＝8，RG＝20，PRG＝3；

定标样品的灰度图如图1-6所示。

(3)将(2)得到的灰度图进行数字图像处理转化为灰度矩阵，计算每个定标样品的去基底灰度矩阵和，然后得出钠质量与去基底灰度矩阵和的最小二乘线性回归方程：

将6个定标样品的灰度图从0-255分为256级，每个像素点的灰度值记为value，其中，最低亮度的点为0级，最高亮度的点为255级。

然后，以所有灰度图中最低亮度的点为0级，最高亮度的点为255级，处理后各灰度图中亮度最高的像素点的灰度值记为maxvalue，然后通过标准公式计算处理后所有图像中每个像素点的灰度值，计为gray，所述标准公式为：gray＝value×(maxvalue/255)，即每幅灰度图即转化为以像素点的灰度值排列的灰度矩阵，然后将每个定标样品的灰度图转化得到的灰度矩阵中的像素点的灰度值相加，得到每个定标样品灰度图的灰度矩阵和Y_s，然后以定标样品1为基底，得到各定标样品去基底灰度矩阵和Y_s’，其结果如下表2所示。

表2各定标样品灰度矩阵和和去基底灰度矩阵和

定标样品编号	灰度矩阵和Y<sub>s</sub>	去基底灰度矩阵和Y<sub>s’</sub>
			1	485	0
2	1565	1080
			3	2140	1655
4	3333	2848
			5	4260	3775
6	4812	4327

然后根据上表及定标样品中钠质量m的绘制最小二乘线性回归方程Y_s’＝K×m+b，其中，K为方程的斜率，b为方程的截距，将各定标样品去基底灰度矩阵和Ys’分别代入方程，如图7所示，计算得到K＝6542.6和b＝-331.53。

(4)将待测黄瓜样品放入核磁分析仪，参数与(2)中相同测得待测腌制黄瓜样品中钠元素的灰度图如图10所示。

(5)将(4)得到的待测腌制黄瓜样品的灰度图进行数字图像处理，转化为灰度矩阵，然后得到待测样品去基底灰度矩阵和Y_sd’＝6496-485＝6011，根据最小二乘线性回归方程Y_s’＝6542.6m-331.53，计算待测样品中的钠元素质量为0.97g，即待测腌制黄瓜样品中的钠元素含量为(0.97/18.5934)×100％＝5.21％。其与待测腌制黄瓜样品中的实际钠元素含量相比，误差为6.70％。

实施例2

本实施例提供一种腌制品中钠分布的测试方法，具体如下：

分别测试待测黄瓜样品腌制8小时、16小时、24小时后的纳元素质量(实际样品钠元素质量为0.32g、0.57g、1.04g)，分别得到其灰度图，如图8，9，10所示，可以通过灰度图观察钠在不同腌制时间在样品中的分布情况。平行测试9次，计算待测样品中钠的质量，如下表3所示：

表3三个腌制时间下计算的钠元素质量

	8小时	16小时	24小时
				1	0.29	0.53	0.98
2	0.31	0.55	1.05
				3	0.32	0.55	1.05
4	0.31	0.55	1.00
				5	0.31	0.56	0.98
6	0.31	0.53	0.99
				7	0.31	0.55	1.03
8	0.30	0.53	0.99
				9	0.32	0.56	1.03
平均值	0.31	0.55	1.01
				标准偏差	0.0092	0.0124	0.0289

对比例

用钠原子光谱的方法测试9次实施例2中待测腌制黄瓜样品中的钠元素质量(实际样品钠元素质量为0.32g、0.57g、1.04g)，平行测试9次，计算待测样品中钠的质量，如下表4所示：

表4三个腌制时间下计算的钠元素质量

表3和表4对比可知，本申请所使用的测试方法，尤其在钠含量较低时，其精度明显高于钠原子光谱的方法，同时，本申请实用的测试方法，其标准偏差低于钠原子光谱，说明其重复性好，使用该方法进行多次测试时稳定性好。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种钠含量的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：准备定标样品及待测样品；

S4：将待测样品放入核磁分析仪，测得待测样品中钠元素的灰度图；

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤S1中，所述定标样品为钠元素质量不同的样品，所述钠元素质量不同的样品中的钠元素质量m分别为m₀、m₁、m₂、m₃、……、m_n，其中，0＝m₀＜m₁＜m₂＜m₃＜……＜m_n＜2g，n≥5；

将所述待测样品称重，质量记为M_d。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，步骤S3中，所述图像数字处理为，将步骤S2中得到定标样品中钠元素的灰度图用每个采样像素8位的非线性尺度来保存，得到每个像素点的灰度值，然后将所有的灰度图的灰度值进行统一处理，得到处理后每个像素点的灰度值，并将每幅灰度图转化为灰度矩阵。

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，步骤S3中，所述得到每个像素点的灰度值具体为，将灰度图从0-255分为256级，每个像素点的灰度值记为value，其中，最低亮度的点为0级，最高亮度的点为255级。

5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，统一处理为，以所有灰度图中最低亮度的点为0级，最高亮度的点为255级，处理后各灰度图中亮度最高的像素点的灰度值记为maxvalue，然后通过标准公式计算处理后所有图像中每个像素点的灰度值，计为gray，所述标准公式为：gray＝value×(maxvalue/255)，即每幅灰度图即转化为以像素点的灰度值排列的灰度矩阵。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，计算每个定标样品的去基底灰度矩阵和具体为，将每个定标样品的灰度图转化得到的灰度矩阵中的像素点的灰度值相加，得到每个定标样品灰度图的灰度矩阵和，将各个定标样品的灰度矩阵和Y_s分别为Y_s0、Y_s1、Y_s2、Y_s3、……、Y_sn，以Y_s0为基底，各定标样品去基底灰度矩阵和Y_s’分别为0、Y_s1’、Y_s2’、Y_s3’、……、Y_sn’。

7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于,最小二乘线性回归方程为Y_s’＝K×m+b，其中，K为方程的斜率，b为方程的截距，将各定标样品去基底灰度矩阵和Ys’分别代入方程，计算得到K和b。

8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，步骤S5中，将步骤S4得到的待测样品的灰度图进行数字图像处理转化为灰度矩阵，然后得到待测样品去基底灰度矩阵和Y_sd’，带入所述最小二乘线性回归方程Y_s’＝K×m+b，得到待测样品中的钠元素质量m_d，即得到待测样品的钠含量(m_d/M_d)×100％。