茶叶中甲萘威农残表面增强拉曼光谱(SERS)结合快速前处理检测方法的建立

采用表面增强拉曼光谱(SERS)技术结合快速前处理方法,分析绿茶中甲萘威农药残留,对比纳米竹炭(NBC)和N-丙基乙二胺(PSA)填料及用量去除茶叶基质效应的效果。结果表明,PSA对茶叶基质的净化效果较差,而NBC净化效果明显,其最优用量为30 mg。以金溶胶为增强基底,结合密度泛函理论,得到定性定量分析茶叶中甲萘威农药残留的3个特征谱峰:1103、1213、1557 cm~(-1)。以1557 cm~(-1)的峰强度,建立茶叶中甲萘威农药残留线性分析方程,该方程在0.28～5.56 mg/kg范围内,线性关系良好,决定系数R~2为0.9744,方法回收率在76.5%～94.9%之间,相对标准偏差(RSD)在3.87%～6.98%之间。该方法分析茶叶中甲萘威农药残留的最低检出浓度可达到0.83 mg/kg,符合国家规定标准1 mg/kg,单个样本检测时间在10 min内完成。研究表明,采用SERS技术结合快速前处理方法分析茶叶中农药残留是可行的。     

基于Fluent-EDEM耦合的茶叶红外杀青机滚筒内流场数值模拟

针对目前茶叶杀青机存在杀青不均匀、热能利用率低等缺陷,提出了一种以红外辐射为热源的滚筒式杀青机,将红外热源置于滚筒中心,采用Fluent-EDEM耦合杀青过程中的离散场、流场和温度场,并进行耦合分析,在流体软件Fluent中设置湍流模型和辐射模型,在离散元软件EDEM中建立茶叶与茶叶及茶叶与滚筒的接触模型,耦合求解计算得到杀青机滚筒内流场温度分布和杀青叶升温曲线,实现对茶叶杀青过程中流场的数值模拟,并与同型号的电加热滚筒内流场模拟结果进行比较。模拟结果表明,电加热结构的温度流场在滚筒内均匀分布,热能利用率低;而红外杀青机滚筒内流场温度分布主要集中在滚筒右部及底部,能将大部分热能直接辐射到杀青叶上,热能利用率高,该杀青装置能使杀青叶在短时间内快速升温,从而快速钝化酶的活性,提高茶叶品质。红外杀青机滚筒内的温度实测值与模拟值的相对误差约为0.99%,说明模拟过程中参数设置是合理的。     

TLC-SERS法快速筛查猪尿中磺胺类抗生素

采用薄层色谱法(TLC)与表面增强拉曼光谱(SERS)联用技术,建立猪尿中磺胺类抗生素残留的快速筛查方法。用阴性猪尿样本模拟阳性样品,以氯仿-乙醇-石油醚(1:1:2)为展开剂,利用TLC将猪尿中的抗生素与猪尿基质初步分离。以785 nm激光为激发波长,金溶胶为表面增强剂,采用SERS技术对分离出的抗生素沉积斑点进行检测。结合密度泛函理论,得到定性定量分析猪尿中磺胺嘧啶分子特征峰877 cm~(-1)和994 cm~(-1)、磺胺二甲嘧啶分子特征峰661 cm~(-1)、磺胺噻唑分子特征峰862 cm~(-1)和1127 cm~(-1)。该方法检测猪尿中磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶和磺胺噻唑的最低检测浓度分别为0.1、0.1、0.2 mg/L。且TLC技术可实现猪尿中混合抗生素的分离,当猪尿中3种混合抗生素点样沉积量为0.01μg时,各抗生素的特征峰均清晰可辨。由此可见,TLC-SERS技术可用于猪尿中混合抗生素残留的快速筛查。     

半导体激光对蝗虫与其寄主植物组织热效应的分析比较

为比较半导体激光对蝗虫与其寄主植物组织的生物热效应差异,为激光杀灭蝗虫提供理论依据.选取808nm连续激光对东亚飞蝗幼虫与营养期狗尾草植物进行辐照效应理论研究,建立了激光照射下生物组织热作用的二维数学模型,采用Matlab有限元数值分析方法求解了Pennes生物传热方程,得到了组织内部温度随激光辐照时间和组织空间位置的分布规律.数值分析结果表明,对于蝗虫与植物组织,温度分布有着同样的规律,但温度沿着径向比轴向扩散范围广.在相同的激光辐照条件下,植物组织的温升不明显,保持在初始温度水平;蝗虫组织的温升则远远高于植物组织.     

脐橙果皮中三唑磷农药残留的表面增强拉曼光谱快速检测研究

采用表面增强拉曼光谱技术结合化学计量方法快速分析脐橙果皮中的三唑磷农药残留。利用乙腈快速提取脐橙果皮的提取液,采用石墨化碳、C18和PSA去除果皮提取液中色素等物质的干扰。以脐橙果皮提取液为基质,配制不同浓度的三唑磷农药溶液,进行拉曼信号采集,得到的拉曼特征峰与三唑磷标准溶液的特征峰基本一致。建立脐橙果皮中三唑磷农药残留的偏最小二乘法预测模型,结果表明,以脐橙果皮提取液为基质的三唑磷溶液最低检测浓度为0.8 mg/L;模型对预测集样本的预测均方根误差为1.60 mg/L,相关系数为0.9669。再利用该方法检测脐橙中实际所含三唑磷农药残留,其模型对样本的预测值与真实值的相对误差绝对值在0.08%~5.98%之间,预测回收率为94.36%~104.36%,模型预测能力和重现性良好。     

基于Fluent-EDEM耦合的茶叶红外杀青机

针对目前茶叶杀青机存在杀青不均匀、热能利用率低等缺陷,提出了一种以红外辐射为热源的滚筒式杀青机,将红外热源置于滚筒中心,采用Fluent-EDEM耦合杀青过程中的离散场、流场和温度场,并进行耦合分析,在流体软件Fluent中设置湍流模型和辐射模型,在离散元软件EDEM中建立茶叶与茶叶及茶叶与滚筒的接触模型,耦合求解计算得到杀青机滚筒内流场温度分布和杀青叶升温曲线,实现对茶叶杀青过程中流场的数值模拟,并与同型号的电加热滚筒内流场模拟结果进行比较。模拟结果表明,电加热结构的温度流场在滚筒内均匀分布,热能利用率低;而红外杀青机滚筒内流场温度分布主要集中在滚筒右部及底部,能将大部分热能直接辐射到杀青叶上,热能利用率高,该杀青装置能使杀青叶在短时间内快速升温,从而快速钝化酶的活性,提高茶叶品质。红外杀青机滚筒内的温度实测值与模拟值的相对误差约为0.99％,说明模拟过程中参数设置是合理的。     

基于SERS技术的脐橙果肉中三唑磷农药残留快速检测研究

采用表面增强拉曼光谱(SERS)技术结合快速溶剂前处理方法建立脐橙果肉中三唑磷农药的快速检测方法。以脐橙果肉为空白对照,利用快速溶剂前处理方法对脐橙果肉进行提取,对不同浓度的以脐橙果肉提取液为基质的三唑磷溶液进行SERS检测。结果表明,以脐橙果肉提取液为基质的三唑磷溶液最低检测浓度为0.5mg/L;选择乙腈为内标物,以三唑磷1409cm-1特征峰与乙腈2257cm-1特征峰强度比值作为相对强度,其相对强度与三唑磷溶液浓度在0.5~20mg/L范围内具有良好的线性关系,相关系数(R2)为0.9919;预测误差在0.12mg/L以下,预测回收率为98.1%~102.5%,说明模型具有较好的预测效果,本文所建立的方法是准确可靠的。     

基于LabVIEW和Arduino的茶叶红外杀青机控制系统设计

以Arduino为下位机,LabVIEW为上位机,开发了一套茶叶红外杀青机控制系统。由LabVIEW设计控制系统的前面板,前面板上设计了温度、湿度和滚筒转速等控制按钮,由Arduino采集滚筒内的温度、湿度和滚筒转速等参数,上传至上位机LabVIEW进行分析处理,Arduino根据处理结果控制红外管的开启、风扇电机的正反转和滚筒正反转及转速,从而实现滚筒内温度和湿度的同时控制,使杀青叶不会产生烧焦和闷黄等现象,而滚筒正反转可使鲜茶叶杀青均匀。样机杀青实验验证结果表明,系统运行稳定,杀青均匀,具有良好的杀青效果。     

基于计算机视觉的茶叶品质在线评价系统

为实现茶叶品质在线评价及自动分级,摒除茶叶品质人工感官审评存在的缺陷,本文研发一套基于计算机视觉技术的茶叶品质在线评价及自动分级系统。采用Open CV和Visual C++开发茶叶品质在线评价软件,结合监督正交局部保持投影方法（supervised orthogonal locality preserving projections,SOLPP）对图像特征变量进行降维处理,对比随机森林（random forest,RF）、反向传播神经网络（back-propagation artificial neural network,BP-ANN）和相关向量机（relevance vector machine,RVM）茶叶品质在线评价模型,得出随机森林算法所建模型性能最好。系统自动完成茶样图像采集、原始图像预处理、特征提取、基于所建模型对待检茶样进行等级评价。控制系统根据评价结果,驱动分级及收集装置将检测茶样输送到相应等级槽中。经测试,研发系统对市售婺源仙芝绿茶、碧螺春绿茶的分级准确率达到93.00%以上。本系统结构简单,运行稳定,能将待检茶样准确送入到相应等级槽中,满足茶叶等级在线评价要求。     

近红外光谱结合膜富集技术测定大米中毒死蜱农药残留

本文以纤维滤膜富集大米中的微量农药残留,提高近红外光谱技术的检测限。向阴性大米样本中喷洒不同浓度毒死蜱标准溶液,制备含农药残留大米样品,以乙腈为溶剂提取大米中的毒死蜱农药,用氮吹仪将提取液浓缩后,使用滤纸富集提取液中的农药,真空冷冻干燥,采集滤纸的近红外漫反射光谱。运用特征波长筛选方法优选特征变量,建立大米中毒死蜱农药残留的近红外光谱分析模型。结果表明,利用联合区间偏最小二乘法方法从全光谱区优选出子区间[3 4 5 10],进一步用遗传算法从子区间中优选80个变量时,所建模型性能最好。在0.46~11.20 mg/kg浓度范围内,模型对预测集样本的相关系数为0.9798,预测均方根误差为0.604 mg/kg,将该模型预测4个未知农药含量的大米样本,其预测值与实际测量值具有较好的一致性。研究表明该方法能较好地快速检测大米中微量农药残留。