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中红外光谱结合WT-CARS-PLS模型快速测定毒品中的甲基苯丙胺含量

Rapid determination of methamphetamine content in drug by mid-infrared spectroscopy combined with the WT-CARS-PLS model

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摘要本研究利用中红外光谱技术(MIR)结合化学计量学建立偏最小二乘法(PLS)预测模型,旨在快速测定冰毒样本中的甲基苯丙胺含量.针对实际毒品样本颗粒度不均匀、基质复杂以及仪器背景噪音对光谱数据建模带来的负面影响,采用优化后的小波去噪(WT)方法以及竞争自适应加权采样(CARS)方法,在去除冗余数据的同时保留与甲基苯丙胺含量相关性较强的有效光谱数据,以此建立可准确测定毒品中甲基苯丙胺含量的WT-CARS-PLS模型.通过与多元散射校正等四种预处理方法,以及自举柔性收缩法等三种波长选择方法对比分析发现,WT-CARS-PLS模型的校正集内部交叉验证及验证集外部验证性能较为优异,内部交叉验证及外部验证决定系数最高,可分别达到0.99 和 0.96.同时,内部交叉验证及外部验证预测均方根误差(RMSEP)最低,可分别达到 2.04%和 3.30%.相较于其他模型,WT-CARS-PLS模型的RMSEP值降低幅度超过 51.97%.WT-CARS-PLS模型预测值与参考值的配对样本T检验P值为 0.41,证实该模型可对甲基苯丙胺含量在 11.5%～77.86%的冰毒样本进行准确预测.综上所述,本研究成功开发一种基于WT-CARS-PLS模型方法和MIR技术的快速、准确测定毒品中甲基苯丙胺含量的分析方法,可为打击毒品犯罪活动提供强有力的技术支持.

作者丁超民 ^[1] 邵云龙 ^[2] 宋丹 ^[3] 张正东 ^[4] 李轲 ^[4] 张鑫 ^[1] 刘帆 ^[4] 阚莹 ^[3] 学术成果认领

作者单位中国计量科学研究院,北京 100029;西南石油大学,四川成都 610500 ^[1] 北京市禁毒科技中心,北京 100164 ^[2] 中国计量科学研究院,北京 100029;国家市场监督管理总局营养与健康化学计量及应用重点实验室,北京 100029 ^[3] 中国计量科学研究院,北京 100029 ^[4]

关键词甲基苯丙胺中红外光谱小波去噪竞争自适应加权采样偏最小二乘法 methamphetamine mid-infrared spectroscopy wavelet transform competitive adaptive reweighted sampling partial least squares

分类号 TB9 O657.33 R284.1（中药学）

栏目名称

化学与生物测试

DOI 10.11857/j.issn.1674-5124.2024090119

发布时间 2025-11-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

基金项目

国家标准物质资源库（APT2402-1）国家市场监督管理总局技术保障专项（2023YJ03）国家市场监督管理总局科技计划（2021MK153）