基于太赫兹光谱快速检测大豆油中的磷脂酸含量

通过在一级大豆油中添加磷脂酸制备大豆油脂样品105个,测定它们的磷脂酸的含量。采集样品的太赫兹(Terahertz,THz)光谱,与参考信号相比,太赫兹波透过样品后在时间方面均产生不同程度的延迟,太赫兹波幅值出现不同程度的降低,磷脂酸的存在增加了大豆油脂样品对太赫兹波的吸收,样品中磷脂酸含量越高,其频域谱幅值越低,样品在1.58THz处有一个较为明显的特征吸收峰,可利用太赫兹光谱对样品中磷脂酸进行定性分析。利用一阶导数、二阶导数对经剔除异常样本后剩余的91个样品的吸收光谱进行预处理,以此作为输入变量,利用偏最小二乘(PLS)建立数学模型,模型的预测集决定系数(R2)为0.9980,预测集均方根误差(RMSEP)为0.0813,相对标准偏差(RSD)为8.16%,说明该方法可准确预测大豆油中磷脂酸的含量。     

太赫兹光谱法检测面粉中过氧化苯甲酰含量

检测40个不同过氧化苯甲酰含量的面粉样品的太赫兹时域谱,获得其在0.2~2.0 THz频段内的频域谱、折射谱及吸收谱。时域谱表明,与参考信号相比,添加过氧化苯甲酰的面粉样品,其太赫兹波幅值出现了不同程度的降低,面粉样品的频域信号出现了不同程度的延迟现象。频域谱表明面粉样品中过氧化苯甲酰的含量越高,其频域谱的幅值越大,对太赫兹波的吸收强度越小,过氧化苯甲酰在一定程度上降低了面粉样品对太赫兹波的吸收。折射谱表明随着频率的增加,折射率逐渐降低,随着面粉中过氧化苯甲酰的含量增加,面粉样品的折射率随之增大。吸收谱表明面粉样品中的过氧化苯甲酰在1.6 THz处存在一个较为明显的特征吸收峰。因此,太赫兹光谱可用于面粉中过氧化苯甲酰的特征识别。利用40个面粉样品的吸收谱数据作为输入变量,分别采用偏最小二乘(partial least squares,PLS)、支持向量回归(support vector regression,SVR)及最小二乘支持向量回归(least squares support vector regression,LS-SVR)建立校正模型,其中PLS和SVR模型得到的决定系数(R2)都低于0.9,相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)都大于10%,而LS-SVR模型的R2为0.986,RSD为4.30%,结果表明太赫兹光谱分析技术可以用于检测面粉中过氧化苯甲酰含量。     

太赫兹时域光谱检测谷粒中储粮害虫的研究

快捷方便检测粮粒中是否有储粮害虫及其种类,对储粮害虫虫情调查和监测,实现粮库中储粮害虫的准确检测和口岸害虫快速检测检疫具有重要实践意义。以最主要的初期性害虫玉米象为例,对玉米象、谷壳、米粉样品进行了太赫兹时域光谱测试,获得了样品在0.2~1.6 THz波段的折射率和吸收光谱,分析了这些样品的特征吸收谱,并利用PLS-DA方法对含有玉米象和不含玉米象的谷粒样品的太赫兹光谱进行鉴别分析,结果表明用0.2~1.6 THz范围内的THz吸收光谱结合PLS-DA方法对校正样本建立判别模型,其校正和验证结果与实际分类变量的相关性高,交叉验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)都小于0.150,建立的PLS-DA分类模型对检测样本的判别准确率为100%,为检测粮粒中是否有储粮害虫提供快速方便的鉴别分析方法。     

负载型贵金属铂催化剂催化氢化大豆油的性能研究

油脂氢化是利用还原性镍等金属作为催化剂,使氢加成到三酰甘油双键上的过程。但在氢化过程中会不同程度地产生异构化产物——反式脂肪酸(TFAs)。因此学术界一直研究如何降低氢化过程中TFAs含量的方法,尤其是对催化氢化中各类催化剂的制备与性能的探究。通过制备二氧化锆(ZrO2)负载贵金属铂的催化剂,在工业条件下氢化大豆油并与雷尼镍催化剂对比其活性、反应选择性以及产生TFAs的含量。采用浸渍-还原法制备负载贵金属铂的催化剂,利用常用的表征手段如XRD、TEM、BET、ICP等对催化剂进行物理化学表征;同时在工业氢化条件下对大豆油进行催化氢化,对比各催化剂的活性、选择性以及TFAs的含量,且进一步对比氢化后油脂的品质指标如酸价、熔点。结果表明,ZrO2负载贵金属铂催化剂的活性极明显高于镍催化剂,且在碘值约为70时产生的反式酸含量为25.48 g/100 g大豆油,低于镍催化剂产生的反式酸(31.42g/100 g大豆油)。负载铂催化剂氢化后油脂的酸价稳定并且小于1.0 mgKOH/g;油脂的滑动熔点值显著上升,最终高达45.08℃。在工业氢化条件下,ZrO2负载的铂催化剂为典型的介孔材料,金属粒径小,金属分散性很好,具有高活性,低TFAs含量等优点。     

小麦粉中掺杂滑石粉的太赫兹光谱检测

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术在室温下分别对小麦粉、滑石粉及其混合物进行了光谱测量,获得了它们在0.2～1.5 THz波段的吸收谱和折射率谱.结果表明滑石粉在太赫兹波段存在明显的特征吸收峰,可以作为其在太赫兹波段的指纹特征用于物质识别;另外,混合物中滑石粉含量越高,吸收系数越小.采用偏最小二乘(PLS)方法对小麦粉中滑石粉的含量进行了定量分析,结果表明小麦粉中的滑石粉含量与太赫兹吸收系数具有较高的相关性,相关系数为0.993 9,均方根误差为1.48％,检出限优于2.0％.     

植物油的太赫兹时域谱分析

利用太赫兹(THz)时域谱技术测量了山茶油、麻油、橄榄油在0.3~1.5 THz范围内的THz波时域谱,使用迭代算法来计算分析三种植物油的折射率、吸收系数等重要的光学参数。结果表明三种植物油的吸收系数在此波段存在显著差异,三种植物油的平均折射率分别为1.458,1.468和1.452,植物油的折射率随着频率的增加而逐渐减小。该研究成果对于太赫兹时域光谱技术应用于不同的植物油成分及质量评价具有重要意义。     

不同猪肉组织在太赫兹衰减全反射光谱中的特性差异

为了探讨太赫兹(THz)光谱无损检测猪肉品质的可行性,采用衰减全反射(ATR)模式采集猪脂肪、肌肉和皮肤3种新鲜组织的THz光谱,获取3种组织在0.2~2.0THz范围的折射率和消光系数。结果表明:在0.2~1.6THz低频段猪肉不同组织的THz光谱差异较明显,含水量是影响新鲜组织对THz波吸收的主要因素。利用不同组织在THz波段的光学特性差异,可以无损快速鉴别组织类型。通过建立同种猪肉组织的THz光谱与猪肉品质的关系模型,能够实现猪肉品质的无损检测。     

基于太赫兹时域光谱技术的面粉品质快速无损检测研究

太赫兹(THz)波能够穿透大多数干的介电材料(塑料、陶瓷、衣物等),可实现对带包装物品的质量检测。为了研究THz光谱技术对带包装面粉的无损检测,首先对不带包装面粉进行太赫兹时域谱可行性分析及建模研究。对101份不同种类的面粉样本,用Tera Pulse 4000的太赫兹脉冲光谱仪采集了其太赫兹时域谱,对光谱预处理后,用偏最小二乘法(PLS)算法建立了面粉中3个指标水分、灰分、面筋的定量分析模型。各模型的预测相关系数都在0.89以上,研究结果表明,通过太赫兹时域光谱技术对面粉品质进行无损、快速检测具有可行性,对下一步太赫兹光谱技术直接对带包装的面粉进行检测研究奠定了坚实的基础。     

增白剂中吊白块含量的太赫兹光谱定性与定量检测

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术在室温下分别对吊白块(甲醛次硫酸氢钠)、增白剂(过氧化苯甲酰)及其混合物进行了光谱测量,获得了在0.2~1.5 THz波段的吸收谱和折射率谱。结果表明增白剂在太赫兹波段存在明显的特征吸收峰,可以作为其在太赫兹波段的指纹特征用于物质识别;另外,混合物中吊白块含量越高,吸收系数越小,折射率越大。采用偏最小二乘(PLS)方法对增白剂中掺杂吊白块的含量进行了定量分析,结果表明增白剂中的吊白块含量与太赫兹吸收系数具有较高的相关性,相关系数为0.999 8,均方根误差(RMSE)为1.21%,检出限优于2.0%。研究表明THz-TDS技术可以用于食品领域中快速、无损检测增白剂中严禁使用的吊白块。     

陈皮黄酮类化合物的太赫兹指纹谱检测与密度泛函理论解析

为了研究陈皮中黄酮类化合物太赫兹波段的指纹特征与其结构信息之间的变化关系,利用太赫兹时域光谱技术并结合密度泛函理论对陈皮中黄酮类化合物的太赫兹吸收光谱进行了仿真模拟和实验分析。首先,利用黄酮类化合物压片实验得到了在0.2~2.0 THz频段中橙皮苷、川陈皮素和橘皮素的太赫兹吸收谱,发现橙皮苷在1.63和1.89 THz处呈现出2个明显特征吸收峰,川陈皮素在0.42、0.66、0.97和1.51 THz处具有4个特征吸收峰,橘皮素在0.41、0.53和1.03 THz处可以观察3个吸收峰,接着,基于密度泛函理论的B3LYP杂化泛函方法,采用6-31G（d, p）和6-311G（d, p）基组对陈皮中橙皮苷、川陈皮素和橘皮素等典型黄酮类化合物分子进行太赫兹振动光谱的模拟计算。结果表明,酮类化合物的吸收峰大部分来自于其二面角的扭转振动,最大比例分别为13.0%、17.0%和25.2%。该研究揭示了酮类化合物太赫兹特征峰的响应机理,对开展陈皮中黄酮类化合物的太赫兹光谱快速检测具有重要的参考价值。