تشخیص آفلاتوکسین پسته با استفاده از تکنیک طیف‌سنجی رامان و شبکه عصبی

ماشین های کشاورزی

مقاله 1، دوره 5، شماره 1 - شماره پیاپی 9، 1394، صفحه 1-9   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v5i1.28122

نویسندگان

رضا محمدی گل^{* 1}؛ محمد هادی خوش تقاضا²؛ رسول ملک فر²؛ منصوره میرابوالفتحی³؛ علی محمد نیکبخت⁴

¹دانشگاه اراک

²دانشگاه تربیت مدرس

³مؤسسه تحقیقات گیاهپزشکی کشور

⁴دانشگاه ارومیه

چکیده

آلودگی ناشی از زهرابه قارچی آفلاتوکسین به‌عنوان یک معضل اساسی برای صادرات پسته محسوب می شود. با توجه به استقبال روزافزون استفاده از تکنیک طیف‌سنجی رامان در تشخیص و تفکیک مواد مختلف و همچنین مسائل پیشروی روش‌های آزمایشگاهی سنجش سم مذکور (مانند هزینه بالا و زمان بر بودن)، هدف از این پژوهش بررسی امکان تشخیص و سنجش آفلاتوکسین پسته با تکنیک طیف سنجی رامان و استفاده از شبکه‌های عصبی بوده است. نمونه‌های مورد تحقیق در 3 سطح بدون آلودگی (سالم)، آلودگی 20 و 100 نانوگرم در گرم (ppb) از مجموع آفلاتوکسین‌های (B1+B2+G1+G2) آماده شدند. بعد از طیف برداری، با توجه به نتایج، هنجارسازی ‌داده‌های طیفی به‌عنوان روش پیش پردازش مناسب، انتخاب شد و به‌دنبال آن برای کاهش ابعاد داده های طیفی استخراج مؤلفه‌های اصلی صورت پذیرفت. برای طبقه‌بندی نمونه‌ها، شبکه پرسپترون با قانون یادگیری پس انتشار خطا (با 4 مؤلفه اصلی مؤثر به‌عنوان ورودی و 3 نرون در لایه پنهان) مورد استفاده قرار گرفت. متوسط دقت طبقه ‌بندی شبکه 98 درصد به‌دست آمد و بنابراین، مدل‌سازی غیرخطی داده‌های طیف رامان توسط شبکه عصبی پرسپترون در طبقه بندی نمونه‌ها موفقیت‌آمیز ارزیابی شد.

کلیدواژه‌ها

آفلاتوکسین؛ آنالیز مؤلفه اصلی؛ پسته؛ شبکه عصبی؛ طیف‌سنجی رامان

مراجع

Anon. 2012. Mycotoxins Legislation Worldwide European Mycotoxins Awareness Network.

Arrus, K., G. Blank, D. Abramson, R. Clear and R. Holley. 2005. Aflatoxin production by Aspergillus flavus in Brazil nuts. Journal of Stored Products Research 41: 513-527.

Boutrif, E. 1998. Prevention of aflatoxin in pistachios. Report no

.

Dennis, A. 2013a. Photo-Bleaching and Automatic Baseline Correction for Raman Spectroscopy.

Dennis, A. 2013b. Automatic Baseline Correction PerkinElmer company.

Dragacci, S. and F. Grosso and J. Gilbert. 2001. Immunoaffinity column cleanup with liquid chromatography for determination of aflatoxin M1 in liquid milk: collaborative study. Journal of AOAC International 84: 437-443.

Feng, S., R. Chen, J. Lin, J. Pan, G. Chen, Y. Li, M. Cheng, Z. Huang, J. Chen and H. Zeng. 2010. Nasopharyngeal cancer detection based on blood plasma surface-enhanced Raman spectroscopy and multivariate analysis. Biosensors and Bioelectronics 25: 2414-2419.

Gordon, S. H., B. C. Wheeler, R. B. Schudy, D. T. Wicklow and R. V. Greene. 1998. Neural network pattern recognition of photoacoustic FTIR spectra and knowledge-based techniques for detection of mycotoxigenic fungi in food grains. Journal of Food Protection® 61: 221-230.

Hagan, M. T. and H. B. Demuth and M. H. Beale. 1996. Neural network design. Pws Pub. Boston.

Huang, Z., S. K. Teh, W. Zheng, K. Lin, K. Y. Ho, M. Teh and K. G. Yeoh. 2010. In vivo detection of epithelial neoplasia in the stomach using image-guided Raman endoscopy. Biosensors and Bioelectronics 26: 383-389.

Ishikawa, S. and V. Gulick. 2013. An automated mineral classifier using Raman spectra. Computers & Geosciences 54: 259-268.

Jamshidi, B. 2012. Non-destractive taste characterization and classification of oranges using Vis/NIR spectroscopy. TMU(in Farsi).

Moallem, P. and A. Monajemi. 2007. A Heuristic Criterion for Goodness of Multi Layer Perceptron as a Classifier. in IDMC'07. Tehran, Iran.(in Farsi(

Moghadam, M. M. 2007. Study of pistachio contamination in processing terminals of Semnan province and evaluation of resistance of pistachio cultivars to Aspergillus flavus and aflatoxin B1 .IPRI, AREO(in Farsi(

Næs, T., K. Kvaal, T. Isaksson and C. Miller. 1993. Artificial neural networks in multivariate calibration. Journal of Near Infrared Spectroscopy 1: 1.

Nicolai, B. M., K. Beullens, E. Bobelyn, A. Peirs, W. Saeys, K. I. Theron and J. Lammertyn. 2007. Nondestructive measurement of fruit and vegetable quality by means of NIR spectroscopy: A review. Postharvest Biology and Technology 46: 99-118.

Parnis, J. M. and K. B. Oldham. 2013. Beyond the Beer–Lambert law: The dependence of absorbance on time in photochemistry. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 267: 6-10.

Pearson, S., A. Candlish, K. Aidoo and J. Smith. 1999. Determination of aflatoxin levels in pistachio and cashew nuts using immunoaffinity column clean-up with HPLC and fluorescence detection. Biotechnology techniques 13: 97-99.

Sherafati, A. 2008. Pistachio application (challenges and solutions). Sarva Publication(in Farsi(

Sigurdsson, S., P. A. Philipsen, L. K. Hansen, J. Larsen, M. Gniadecka and H.-C. Wulf. 2004. Detection of skin cancer by classification of Raman spectra. Biomedical Engineering, IEEE Transactions on 51: 1784-1793.

Sinha, K. K. 1999. Testing methods for aflatoxins in foods. Food & Nutrition Bulletin 20: 458-464.

Stroka, J., E. Anklam, U. Jorissen and J. Gilbert. 2000. Immunoaffinity column cleanup with liquid chromatography using post-column bromination for determination of aflatoxins in peanut butter, pistachio paste, fig paste, and paprika powder: collaborative study. Journal of AOAC International 83: 320-340.

Tajabadipour, A. 2008. Evaluation of the effectiveness of different devices in the process of separation phase in the garden of nuts to aflatoxin contamination suspected: .IPRI, AREO(in Farsi(

Teh, S. K., W. Zheng, K. Y. Ho, M. Teh, K. G. Yeoh and Z. Huang. 2008. Diagnosis of gastric cancer using near-infrared Raman spectroscopy and classification and regression tree techniques. Journal of biomedical optics 13: 034013-034013-034018.

Teh, S. K., W. Zheng, K. Y. Ho, M. Teh, K. G. Yeoh and Z. Huang. 2010. Near‐infrared Raman spectroscopy for optical diagnosis in the stomach: Identification of Helicobacter‐pylori infection and intestinal metaplasia. International Journal of Cancer 126: 1920-1927.

Wu, D. and S. Feng and Y. He. 2007. Infrared spectroscopy technique for the nondestructive measurement of fat content in milk powder. Journal of dairy science 90: 3613-3619.