小麦粉中偶氮甲酰胺的太赫兹时域光谱检测

利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)技术对偶氮甲酰胺(小麦粉添加剂)、小麦粉及两者混合物进行测试,获得其在0.20~2.00 THz波段的吸收谱与折射率谱。结果显示,偶氮甲酰胺在1.93THz处存在1个明显的特征吸收峰,可用于物质识别。此外,随着混合物中偶氮甲酰胺含量的减少,样品的吸收系数逐渐上升,折射率逐渐下降。通过偏最小二乘法(partial least squares,PLS)对小麦粉中偶氮甲酰胺的含量进行定量分析。结果表明,混合物中偶氮甲酰胺含量与吸收系数、折射率都有良好的线性关系,其中基于吸收系数PLS模型相关系数可达到0.999 9,标准误差为0.06%,检出极限可达0.11%,最大绝对偏差小于0.19%。     

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％.     

基于拉曼光谱技术的面粉品质快速检测

由于目前国标法检测面粉水分、灰分以及湿面筋等品质参数的方法费时、费力,研究提出基于拉曼光谱分析技术建立面粉中水分、灰分和湿面筋的定量分析研究。实验随机采集100 份不同种类的古船面粉样本,采集样本的拉曼光谱,运用光谱预处理方法结合偏最小二乘法建立分析模型,所建立的水分（含量取值范围为
13.3%～15.4%）、灰分（含量取值范围为0.46%～0.85%）和湿面筋（含量取值范围为28%～36.8%）定量模型的相关系数分别达到0.945 66、0.993 39、0.981 65,校正均方根误差分别为0.145、0.012 6、0.456。结果表明,通过拉曼光谱技术实现面粉品质快速、无损、高效的检测可行且具有较大的发展空间。实验还通过新旧面粉的拉曼光谱,建立2013年与2014年生产面粉的距离匹配分析模型,实现过期面粉的快速鉴别,实验准确率达100%。     

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(Tera-hertz,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...     

储粮品质太赫兹光谱检测技术研究进展

摘要：粮食质量与安全问题备受国民的关注,了解粮食在储藏过程中品质的变化趋势,特别是在早期阶段对其劣变状况进行快速、准确检测是当前粮食行业的重要任务之一。太赫兹光谱探测与成像技术具有快速、无损、衰减性小、无电离辐射伤害等特性现已成为无损检测技术的研究热点,在人体安全检查、环境监测、病变诊断、农产品质量控制等诸多领域取得了阶段性进展,在储粮品质检测方面也具有良好的应用前景。本文主要对太赫兹时域光谱技术的探测原理和光学参数提取以及成像技术进行了综述,重点阐述了该技术在储粮品质鉴别与分类、储粮新陈度、储粮真菌污染、以及储粮害虫检测方面的应用研究,并对太赫兹光谱技术在粮食品质快速检测中的发展趋势和应用前景进行了展望。     

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。     

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。     

基于近红外光谱技术的小麦粉灰分含量检测方法研究

采用近红外光谱技术建立小麦粉灰分含量的快速检测方法。使用两种不同的近红外光谱仪器采集小麦粉的近红外光谱数据,以常规分析法的测定值作为建模数据,采用偏最小二乘(PLS)回归分析法建立小麦粉灰分的定量分析模型,比较两种不同的近红外光谱仪器扫描的小麦粉近红外光谱图对模型的影响。结果表明,MicroNIR-1700近红外光谱仪扫描的谱图所建校正集模型的相关系数R~2为90.69,均方根误差(RMSECV)为0.031 2,预测集模型的均方根误差(RMSEP)为0.021 7;VERTEX70傅里叶变换近红外光谱仪扫描的谱图所建校正集模型的相关系数R~2为89.40,均方根误差(RMSECV)为0.035 0,预测集模型的均方根误差(RMSEP)为0.036 6。两种仪器都能用于小麦粉光谱采集,并进行灰分含量快速检测,MicroNIR-1700在小麦粉灰分检测方面有更好的应用。     

基于太赫兹时域光谱的大米品种识别研究

为实现大米品种的准确鉴别,提出一种基于太赫兹时域光谱（Terahertz Time-Domain Spectroscopy, THz-TDS）技术的大米品种识别方法。利用标准差（Standard Deviation, SD）和区间偏最小二乘（Interval Partial Least Square, iPLS）选取0.53~1.21 THz波段的吸收光谱信息作为分类模型的输入数据,再采用决策树模型（Decision Tree, DT）对四种大米吸收光谱进行分类识别,并在模型训练过程中结合网格搜索算法寻找模型最优参数。为增加实验对比度,分别使用逻辑回归模型和支持向量机模型进行对比实验,其模型分类准确率分别为80.75%和88.75%。实验结果表明,太赫兹时域光谱技术结合SD、iPLS和DT方法可以实现大米品种的准确识别,准确率可达95%,为农产品品种识别提供了一种新的鉴别方法。     

太赫兹波在无损检测领域的应用

随着我国科学技术的进步,各行各业的材料资源都在创新和发展,很多高分子和复合类型材料出现在不同的行业领域当中,并且得到广泛应用和发展。因为生产这类型的材料需要的科学技术水平比较高,并且材料的性质比较特殊,传统的检测方法已经不能够达到材料标准需求。文章主要对太赫兹波无损检测理论进行分析,并以几个领域为例对太赫兹波无损检测的应用做了简介。     

拉曼光谱结合偏最小二乘法对食用油品质快速检测研究

研究采集不同种类、不同氧化程度的84个食用油样本拉曼光谱图,建立关于其过氧化值的偏最小二乘定量检测模型,进行波长筛选,并用“一阶导数法+SNV”对光谱进行预处理,建模相关系数达到0.952 8,校正标准偏差为0.572 0;预测相关系数为0.921 9,相对预测均方差为0.698。结果表明,经光谱预处理和波长筛选优化后,模型准确性和稳健性可靠,误差相对较小,最终得出了合理的食用油过氧化值定量模型。由此可见,研究所建定量模型稳健性良好,利用拉曼光谱分析技术对油品过氧化值进行快速检测具有可行性,并且这种技术有望用于日常食用油品质的快速检测。     

冷鲜羊肉品质的高光谱成像无损检测

利用400¹000 nm可见近红外高光谱成像系统对冷鲜羊肉蛋白质含量、嫩度、p H进行无损检测研究。采集冷鲜羊肉表面的高光谱散射图像,提取样本感兴趣区域的反射光谱曲线获得原始数据。先对原始光谱预处理并建立偏最小二乘回归（PLSR）模型,优选最佳预处理方法,后采用正自适应加权算法（CARS）和连续投影算法（SPA）提取特征波长,建立不同特征波长下各品质参数的PLSR预测模型。结果表明:利用原始光谱建立的冷鲜羊肉蛋白质、嫩度和p H的PLSR模型均优于经过光谱预处理所建PLSR模型;在不同波长下建立预测模型,OS-PLSR光谱模型对冷鲜羊肉蛋白质含量预测效果最佳,Rp=0.869,RMSEP=0.097;建立的SPA-PLSR光谱预测模型对p H预测效果理想,Rp=0.958,RMSEP=0.067;CARS-PLSR光谱预测模型对嫩度的预测能力较高,Rp=0.862,RMSEP=0.706。研究表明:利用可见近红外高光谱技术对冷鲜羊肉品质进行快速无损检测是可行的。      

基于近红外光谱法的桑蚕丝接枝率快速定量测定

为解决蚕丝经化学接枝增重处理后,接枝率难以直接测定以及现有的热分析法检测耗时长、不适用于批量化快速检测等问题,提出了采用近红外光谱技术对蚕丝接枝率进行快速测定的方法。应用近红外光谱法结合化学计量学软件,选择偏最小二乘法,从光谱预处理、最佳主因子数选择以及建模谱区选择3个方面优化建立甲基丙烯酰胺接枝蚕丝的接枝率预测模型,得到所建模型的内部预测准确率为91.03%。使用19个已知参比值但未参与建模的样本对模型的稳健性进行验证,对预测值和参比值进行配对t检验,在给定显著水平α为0.05条件下,模型预测结果与称重法测试结果不存在显著性差异。结果表明,近红外光谱技术可为蚕丝接枝率的定量测定提供一种快速有效的分析方法。     

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。     

近红外光谱分析技术快速检测藕粉品质

目的 基于近红外光谱技术鉴别不同产地的藕粉样品与检测藕粉的掺假问题。方法 采集不同产地的藕粉样品的近红外光谱,在光谱预处理后采用相关系数法提取特征波长,以提取的特征波长变量构建偏最小二乘法-判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)、线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)以及支持向量机(support vector machine,SVM)模型,实现对不同产地藕粉的鉴别分析。同时,采集掺假地瓜粉、玉米粉、木薯粉的藕粉样品的近红外光谱,在样品类别已知情况下,运用K-Means聚类分析鉴别3种掺假类型的藕粉样品,在掺假类别未知下,运用基于局部密度判别的聚类算法进行判别。结果 以相关系数法提取的特征波长变量构建的PLS-DA、LDA和SVM三种模型对于不同产地藕粉样品的判别准确率均为100%。对于不同掺假类型的藕粉检测,在样品类别已知情况下,K-Means聚类分析能有效识别出掺假藕粉,识别精度为98.33%。在样品类别未知的情况下,基于局部密度判别的聚类算法可以有效识别出2%掺假率的藕粉样品。结论 近红外光谱技术能实现不同产地莲藕粉的快速鉴别,同时为隐蔽的藕粉掺假鉴别提供一种快速、高效、无损检测的分析方法,为藕粉的质量控制提供一定的理论基础。     

太赫兹衰减全反射技术对花生冻伤快速判别研究

目的 利用太赫兹衰减全反射(terahertz attenuated total reflection,THz-ATR)光谱法实现花生冻伤的快速鉴别。方法 实验选择种子公司购入的同品种冻伤和非冻伤花生各500粒,采集1000粒花生样本的0～359.97 cm^-1 THz光谱,通过光学参数计算得到样本集的吸光度、折射率和吸收系数。采用3点移动窗口平滑预处理和随机森林算法建立基于不同光学常数的花生冻伤识别模型。结果 在决策树棵数为500,特征变量数为38时,基于太赫兹吸光度建立的花生冻伤判别模型性能最佳,准确率、召回率、精确率达到97.0%、98.0%、96.1%。结论 本研究所建立的定性模型准确率高, THz-ATR技术有望为花生冻伤的快速无损鉴别提供一种新的高效的检测方法,为太赫兹技术在食品检测领域的应用提供了现实依据。