劣變花生的太赫茲波譜研究

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1、研究與探討*劣變花生的太赫茲波譜研究王冬1潘立剛1劉龍海2謝劍華2江元卿2李安1靳欣欣1馬智宏1王紀(jì)華1（1.北京農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（北京），北京100097；2.愛(ài)德萬(wàn)測(cè)試（中國(guó)）管理有限公司，上海201203）摘要：為對(duì)劣變花生進(jìn)行快速識(shí)別，本文采用太赫茲波譜儀結(jié)合衰減全反射附件（ATR）采集了劣變花生、非劣變花生的太赫茲波譜數(shù)據(jù)。在比較太赫茲譜形的基礎(chǔ)上，對(duì)所采集的太赫茲吸收系數(shù)譜數(shù)據(jù)兩兩之間計(jì)算相關(guān)系數(shù)，研究相關(guān)系數(shù)的分布特征，并進(jìn)一步建立劣變花生太赫茲吸收系數(shù)譜的偏最小二乘－判別分析（P

2、LS－DA）模型。分析結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)一階導(dǎo)數(shù)處理，劣變花生、非劣變花生分別的相關(guān)系數(shù)的樣本標(biāo)準(zhǔn)差更大，說(shuō)明一階導(dǎo)數(shù)可較明顯地體現(xiàn)花生太赫茲波譜數(shù)據(jù)的差異；小樣本容量的PLS－DA模型正確率可達(dá)到100％，劣變花生、非劣變花生的交互驗(yàn)證正確率分別為80％、90％。研究表明，太赫茲波譜在劣變花生快速鑒別方面具有一定的應(yīng)用潛力，亦可為其他劣變農(nóng)產(chǎn)品的快速識(shí)別提供一定的參考。關(guān)鍵詞：太赫茲波譜；電離輻射；花生；劣變；化學(xué)計(jì)量學(xué)花生是常見(jiàn)農(nóng)產(chǎn)品之一?；ㄉ矢缓|(zhì)，其一部分，其波長(zhǎng)介于紅外和微波之間[4]。太赫茲波中包含大量帶有雙鍵的不飽和脂肪酸，具有美

3、味的譜的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式有時(shí)域譜、折射率譜、吸收系數(shù)口感和良好的保健作用。在存儲(chǔ)條件不當(dāng)或存儲(chǔ)時(shí)譜等多種形式，可根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、不同的?yīng)用間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，花生仁中的不飽和脂肪酸的雙鍵容易發(fā)對(duì)象進(jìn)行選擇。目前，太赫茲波譜在食品安全[5～7]、生斷裂，造成脂肪酸分解，品質(zhì)下降，甚至發(fā)生酸轉(zhuǎn)基因食品研究[8][9～10][11]、品質(zhì)檢測(cè)、刑偵檢測(cè)、材敗，致使花生劣變。如果食用劣變花生將嚴(yán)重影響料研究[12][13][14～15]等方面都有、醫(yī)學(xué)診斷、藥物研究身體健康。應(yīng)用報(bào)道。太赫茲波譜對(duì)物質(zhì)中的油脂具有一定的針對(duì)花生等堅(jiān)果劣變的快速測(cè)定，一些學(xué)者做響應(yīng)

4、，這是采用太赫茲波譜對(duì)劣變花生進(jìn)行快速識(shí)了有意義的研究。宋金華[1]采用石油醚提取結(jié)合容別的化學(xué)基礎(chǔ)。量分析法對(duì)堅(jiān)果的酸化、過(guò)氧化值進(jìn)行測(cè)定；鄒建本研究針對(duì)劣變花生的快速鑒別難題，基于太云等[2]研究了不同包裝方式開(kāi)口帶殼澳洲堅(jiān)果儲(chǔ)存赫茲波譜技術(shù)，采集已知劣變花生樣品的太赫茲波過(guò)程中酸值和過(guò)氧化值的變化規(guī)律；王晶等[3]用近譜，并分析太赫茲波譜的特征，為判斷花生樣品是紅外光譜技術(shù)對(duì)花生酸敗特性進(jìn)行研究，建立了花否劣變做可行性初步研究。生酸價(jià)、過(guò)氧化值的近紅外預(yù)測(cè)模型，并對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，近紅外光譜技術(shù)可用于花生酸一、實(shí)驗(yàn)材料和方法價(jià)、過(guò)

5、氧化值的快速無(wú)損檢測(cè)。然而，現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的方法存在諸如使用化學(xué)試劑、分析時(shí)間長(zhǎng)、針（一）實(shí)驗(yàn)材料為確保實(shí)驗(yàn)所用的花生樣品對(duì)單一化學(xué)指標(biāo)分析等局限，難以從整體對(duì)樣品是未受到過(guò)電離輻照，直接從江西省吉安市種植花生否發(fā)生劣變進(jìn)行描述。的10位農(nóng)戶家中收集花生樣品，每戶收集花生樣太赫茲（Terahertz，THz）波譜是電磁波譜的品1份，每份6kg，共收集花生樣品10份，用于*基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2014BAD04B05）資助。作者簡(jiǎn)介：王冬（1982－），副研究員，從事振動(dòng)光譜分析研究。E－mail：nirphd@163.com。王紀(jì)華（19

6、58－），研究員，從事農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究。E－mail：wangjh@nercita.org.cn（通訊作者）。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全2015年第6期57研究與探討本可行性實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)每份樣品，采用縮分法，獲得測(cè)試樣品200g。（二）儀器及參數(shù)太赫茲波譜儀（型號(hào)為T(mén)AS7500SP，日本ADVANTEST公司）；儀器頻率分辨率設(shè)定為0.0076THz，波譜范圍0THz～2THz；采樣方式：衰減全反射（AttenuatedTotalReflection，ATR）參比累加2048次，樣品累加圖1衰減全反射-太赫茲波譜儀器光路示意圖2048次。（三）實(shí)驗(yàn)步

7、驟將實(shí)驗(yàn)材料分為對(duì)照組（非以頻率（THz）為橫坐標(biāo)，吸收系數(shù)為縱坐標(biāo)，劣變花生）和劣變組（劣變花生）。為得到可控實(shí)繪制對(duì)照組及劣變組太赫茲吸收系數(shù)譜，如圖2所驗(yàn)效果，采用放射線照射法對(duì)劣變組花生進(jìn)行輻照示。其中，圖2A是對(duì)照組的太赫茲波譜，圖2B處理。電離輻射具有強(qiáng)大的能量，會(huì)使花生中的不是劣變組的太赫茲波譜。由圖2可見(jiàn)，在頻率范圍飽和脂肪酸雙鍵發(fā)生斷裂，其結(jié)果相當(dāng)于強(qiáng)烈的氧0THz～2THz內(nèi)，對(duì)照組吸收系數(shù)具有較大的抬化，致使花生發(fā)生劣變。劣變組在可控條件下采用升，以頻率1.7THz為例，吸收系數(shù)皆大于1000；放射性同位素60Co劣變組吸

8、收系數(shù)抬升程度相對(duì)較小，在頻率1.7進(jìn)行輻照強(qiáng)度1kGy的定量照射，對(duì)照組不做放射線照射處理。安裝衰減全反射THz處的吸收系數(shù)皆不超過(guò)500。附件，采