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。     

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%。     

基于太赫兹光谱的小麦粉中滑石粉测定技术

利用太赫兹时域光谱技术测量了小麦粉与滑石粉的混合样品在0.2～3.0 THz范围内的太赫兹波时域谱,对测试得到的时域信号进行傅立叶变换,得到样品信号与参考信号频域的振幅,再进一步提取测试样品的吸收系数和折射率。研究发现,随着滑石粉在样品中所占质量分数增加,样品的吸收系数和折射率都增大。6种测试小麦粉样品的平均折射率分别为1.62,1.68,1.71,1.72,1.73和1.81。试验结果表明,利用太赫兹技术可以测定出小麦粉中是否含有滑石粉,说明该技术在食品安全检测领域具有潜在的实用价值和十分重要的意义。     

太赫兹时域光谱技术测定淀粉中的丙烯酰胺

目的:利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)技术对丙烯酰胺、淀粉及两者混合物进行定性、定量检测。方法:通过采集时域光谱数据,获得丙烯酰胺、淀粉及两者混合物在THz波段的吸收谱与折射率谱;采用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)对淀粉中丙烯酰胺的低浓度含量进行回归拟合分析。结果:丙烯酰胺在1.33 THz处有一个明显的特征吸收峰,可用于物质识别;随着混合物中丙烯酰胺质量的增加,样品的吸收系数和折射率都呈现逐渐下降的趋势。由回归模型分析可得,混合物中丙烯酰胺质量含量与吸收系数、折射率都有良好的线性关系,其中基于折射率的PLS模型相关系数可达0.9994,标准误差0.1335%,检出极限0.4402%,定量限1.334%,最大绝对偏差小于0.2497%。结论:THz-TDS技术具有检测结果可靠的优点,可用于淀粉中丙烯酰胺含量的快速、无损检测,为太赫兹光谱检测食品中的有害添加物提供了理论基础。     

太赫兹时域光谱在高油玉米检测中的应用初探

目的 采用太赫兹时域光谱在透射模式下对不同品种玉米品质进行探测。方法 分别得到样品不同部位的时域谱、吸收谱和折射率曲线, 探究玉米籽粒测定部位、平滑度、品种等因素对所得谱图的影响, 进而分析太赫兹波段对玉米种子进行油分无损检测和品种判别的可行性。结果 未制成标样的玉米样品难以得到有效谱图, 而标样中种胚在太赫兹波段未出现特征吸收。为进一步深入研究胚乳的太赫兹吸收, 对玉米种子的胚乳进行了傅里叶红外光谱测定, 结果表明不同品种的玉米胚乳谱在太赫兹谱区存在明显差异, 且存在特征吸收。结论 为进一步判别高、低油玉米品种以及其主要成分的太赫兹检测等提供参考。     

太赫兹时域光谱检测高油玉米油分初探

目的采用太赫兹时域光谱在透射模式下对不同品种玉米品质进行探测。方法分别得到样品不同部位的时域谱、吸收谱和折射率曲线,探究玉米籽粒测定部位、平滑度、品种等因素对所得谱图的影响,进而分析太赫兹波段对玉米种子进行油分无损检测和品种判别的可行性。结果未制成标样的玉米样品难以得到有效谱图,而标样中种胚在太赫兹波段未出现特征吸收。为进一步深入研究胚乳的太赫兹吸收,对玉米种子的胚乳进行了傅里叶红外光谱测定,结果表明不同品种的玉米胚乳谱在太赫兹谱区存在明显差异,且存在特征吸收。结论为进一步判别高、低油玉米品种以及其主要成分的太赫兹检测等提供参考。     

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。     

天然彩丝与染色丝在红外与太赫兹波段的光谱研究

探索采用中红外光谱、远红外光谱与太赫兹时域光谱技术,对白厂丝、天然彩丝、天然染料染色丝、合成染料染色丝进行结构分析,并建立起能够区分天然彩丝与染色丝的方法。研究结果表明,在中红外与远红外光谱图中都有相同位置的特征吸收峰,说明这四种蚕丝纤维的结构相似,都有相同的基团与官能团,利用中红外光谱技术不能对其进行有效区分。在远红外波段根据这四种蚕丝纤维的吸收系数和吸收峰相对强度,可以对其进行区分。太赫兹时域光谱测试结果也表明,可以根据这四种蚕丝纤维的吸收系数与折射率的差异,对其进行区分。     

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。     

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1.51THz处具有4个特征吸收峰,橘皮素在0.41、0.53和1.03THz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。     

基于THz-ATR技术的水稻品种快速无损识别研究

水稻的品质和产量与自身品种密切相关,本研究应用太赫兹衰减全反射式(THz-ATR)技术采集8个品种水稻种子0～359.97 cm^-1光谱,并通过光学参数计算得到样本集的折射率谱和吸收谱。采用3点移动窗口平滑预处理和支持向量机分别优化及建立基于折射率和吸收系数的8个水稻品种识别模型,其中基于吸收系数的SVM模型预测准确率为98.5%,基于折射率谱的SVM模型预测准确率为89%;实验结果表明,将THz-ATR技术用于水稻品种识别具有初步可行性,有望为水稻品种快速鉴定提供为参考。     

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。     

虫蛀麦粒的太赫兹成像检测方法

针对小麦蛀食性害虫过去检测缺乏有效的技术手段问题,本研究将太赫兹成像检测应用到麦粒内部结构检测。首先,在太赫兹光谱仪加装反射成像模块,设置回波时延30~33 ps,对麦粒内部结构进行太赫兹层析成像;然后,针对麦粒内部结构太赫兹剖面图,采用最大类间方差法分割图像中的蛀食区域,并引入遗传算法,提高了最大类间方差法求解最佳阈值的效率,实验结果表明,本文的方法能够有效地识别出麦粒内部的虫蛀区域。     

不同贮存年限陈皮的太赫兹光谱和成像的差异分析

本研究利用太赫兹光谱与成像技术及统计分析方法对5种不同贮存年限（3、5、10、15和20年）的陈皮进行了差异性表征和年限鉴别。结果表明,不同贮存年限陈皮样品的太赫兹光谱信息参数（包括吸收系数、折射率、复介电常数虚部和介质损耗角正切值）和太赫兹频域图像对比度均存在明显的差异和较为一致的变化趋势,3~15年陈皮的各参数值随贮存年限的增加而递减,15~20年陈皮的各参数值随年限增加而渐增;对0.6~1.8 THz范围内的各光谱参数进行统计学分析及独立样本t检验,提取变化规律具有一致性且差异显著（p<0.05）的光谱参数数据,建立了基于主成分分析-支持向量机（PCA-SVM）的高效陈皮贮存年限预测模型,其年限预测准确度可达94%以上。该结果表明了太赫兹技术在表征不同陈皮差异及鉴定贮存年限上的可行性和优越性。     

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。     

麦胚多肽在粉状食品中的抗氧化活性研究

选用全脂奶粉作为粉状食品模型,利用SCHALL烘箱法,通过测定丙二醛吸光度值、过氧化值、荧光光谱及荧光强度的变化,对麦胚多肽的抗氧化活性进行研究.结果表明:麦胚多肽具有较好的抗氧化性能,且量效关系在添加量为脂质含量的0.6%～5%时尤为显著;小分子的麦胚多肽抑制荧光物质产生的活性较强,当分子质量小于3 000 u的两种分级肽质量分数达到脂质含量的5%时,其抗氧化效果均优于1%的BHT,而稍次于1%的GSH.