摘要：近年来，我国科学技术发展迅速。化学计量学作为一种新兴的学科，主要是由数学、统计学、化学及计算机科学交叉形成。作为其核心理论体系的模式识别和多维校正方法，在海量数据信息挖掘与处理、分析信号分辨与解析中，体现了突出的优势，并能攻克传统分析方法难以处理的复杂难题，已广泛应用于食品分析领域。系统介绍了化学计量学核心理论方法及其在食品分析中的应用及研究进展，详细分析了模式识别和多维校正方法的基本原理及优缺点，指出了目前化学计量学方法在食品分析领域研究中需要解决的问题并对其未来发展方向进行了展望。
关键词：化学计量学；食品分析；模式识别；多维校正
引言
化学计量学相对客观、理性，在化学成分检测中，被广泛应用。在食品成分的鉴定中也有化学计量学的身影。通过化学计量学的方法，人们能很方便地得出区域范围内茶叶的化学成分，从而在营养学角度和健康学角度，对茶叶的基本情况有一定的了解和判断。
1化学计量学方法处理的不同数据结构类型
1.1模式识别
模式识别主要是依靠统计学、信号处理、数学算法等工具，并根据测量对象的特性进行数据挖掘和信息提取，进而对所研究的物质或现象进行聚类和分类判断的方法。模式识别方法适用于样品数据集为矩阵数据的处理。根据方法基本原理，可分为多类聚类方法、判别分析方法和一类分类的类模型方法。多类聚类方法是将不同类别样品根据不同的计算依据，如样本在空间分布的距离进行相似类聚、相异分离；判别分析方法是根据训练集样品进行学习，将两类或多类样品按照训练的目标函数进行多类样品识别和分类，但当未知的样品属于训练集之外的类别时，判别分析方法将导致错误的判别结果；一类分类的类模型方法则只需训练集中仅包含目标类样品，通过建立目标类的类模型，达到从非目标类样品中的目标类样品识别。
1.2多维校正
化学计量学的核心理论部分就是多为校正，多维校正方法是化学计量学最为核心的理论部分。其是针对不同结构类型量测数据的相应校正方法，通过构建的多维校正模型从不同结构类型数据的海量信息中最大限度地提取隐含的有用信息进行定量表征，从而解决各种复杂的实际分析体系中的问题和难题。将化学计量学方法中常用的多维校正方法基本原理和优缺点进行归纳，为在食品分析应用中选择相应的多维校正方法分析和解决问题提供理论支持和依据。
2化学计量学方法在食品分析中的应用
2.1多类聚类和判别分析方法在食品分类和判别分析中应用
多类聚类和判别分析方法在解决食品品质分级分类和判别分析问题中具有很高的应用价值，如用于食品品质精细分级和不同品牌分类、原产地溯源识别研究等；不同等级或劣质产品通常可根据光谱、色谱、传感等现代分析仪器获得的样品指纹谱图或指标成分参数，再利用多类聚类和判别分析方法进行聚类分析或特征提取，构建模型来识别出不同样品的属性类别。
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2.2一类分类的类模型方法在食品掺假无目标分析中应用
“有目标检测”方法，只有在预先获知或怀疑某成分可能存在时，才能展开相关的“被动”检测。针对“有目标”检测的不足，发展“无目标”检测方法是一种解决食品掺假问题的有效途径。2.3一阶校正方法在食品定量分析中的应用一阶校正方法是多维校正理论体系中最为成熟的校正方法。一阶校正可以同时分析多个待分析物，并且不要求分析检测技术对待分析物的响应信号具有完全的选择性。一阶校正方法构建的数学模型比较简单，数学原理容易理解并且计算方法容易实现，在食品定量分析中得到广泛的应用。
2.4二阶及高阶校正在食品复杂基质未知干扰共存下对目标分析物的应用
二阶校正具有“数学分离”代替或简化“物理和化学分离”的“二阶优势”，可以实现食品安全检测所要求的现场、快速和实时分析，因此具有广阔的应用前景。近年来，具有“二阶优势”的化学计量学多维校正方法已被广泛应用于食品复杂基质中目标分析物的定量研究。
3评论和展望
在对食品进行研究时，化学计量法改变了传统的食品研究思路。主要基于二阶校正及更高阶校正的化学计量学方法，能够利用数学分离代替或部分代替物理及化学分离，进而直接进行食品中多个组分的同时分辨和直接定量表征和分析，为满足食品实际生产过程和质量安全监控等要求提供了一条简单、快速、有效的绿色节能新途径。然而，目前采用化学计量学进行食品分析的研究和应用还有待进一步扩大深度和空间。因此，新的检测技术和新的化学计量学分析方法对丰富食品分析的内容，显得极其重要。新的检测技术例如高光谱成像技术、纳米材料传感新技术，为食品分析注入了新的活力，并在食品领域有着极大的潜在应用前景。除此之外，进一步扩大各种分析仪器的“数据融合技术”，并根据分析样品不同维度的物理和化学信息，反映出相比于单独仪器技术更全面的样品信息，对于深度阐释和揭示食品的整体理化特性和作用机制等具有重要意义。化学计量学将一些优化策略如变量筛选、稳健分析计算等引入到现有的经典算法中，提出一些新的具有普适性应用模式的化学计量学方法，可以改善现有方法的一些缺点，简化分析模型、缩短分析时间、扩大模型的适用性、提高模型的准确度和精度，也将进一步推动化学计量学在食品分析中各种实际应用的发展。
结语
近年来，化学计量学在我国的食品分析中应用的越来越广泛。但由于食品种类繁多和成分复杂，仍然有待做更多和更深入的研究工作，以期在实际应用中更好地完成食品分析的任务和目标。鉴于化学计量学方法的各种优势，研究者们应充分借助化学计量学的不同方法，扩大其在食品分析中的应用范围，开拓新的应用领域，促进食品分析方法的发展和实际应用研究；同时，研究者们也应发展更多适应于处理各种现代新仪器分析方法和新检测技术所产生的、海量的、不同结构类型数据的化学计量学新理论，使其在食品分析领域中具有更为广阔的应用前景。
参考文献：
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论文作者:何娟平
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/2
标签：计量学论文; 方法论文; 食品论文; 化学论文; 多维论文; 样品论文; 目标论文; 《基层建设》2017年第29期论文;