劣变花生的太赫兹波谱研究

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1、研究与探讨*劣变花生的太赫兹波谱研究王冬1潘立刚1刘龙海2谢剑华2江元卿2李安1靳欣欣1马智宏1王纪华1（1.北京农业质量标准与检测技术研究中心，农业部农产品质量安全风险评估实验室（北京），北京100097；2.爱德万测试（中国）管理有限公司，上海201203）摘要：为对劣变花生进行快速识别，本文采用太赫兹波谱仪结合衰减全反射附件（ATR）采集了劣变花生、非劣变花生的太赫兹波谱数据。在比较太赫兹谱形的基础上，对所采集的太赫兹吸收系数谱数据两两之间计算相关系数，研究相关系数的分布特征，并进一步建立劣变花生太赫兹吸收系数谱的偏最小二乘－判别分析（P

2、LS－DA）模型。分析结果表明，经过一阶导数处理，劣变花生、非劣变花生分别的相关系数的样本标准差更大，说明一阶导数可较明显地体现花生太赫兹波谱数据的差异；小样本容量的PLS－DA模型正确率可达到100％，劣变花生、非劣变花生的交互验证正确率分别为80％、90％。研究表明，太赫兹波谱在劣变花生快速鉴别方面具有一定的应用潜力，亦可为其他劣变农产品的快速识别提供一定的参考。关键词：太赫兹波谱；电离辐射；花生；劣变；化学计量学花生是常见农产品之一。花生仁富含脂质，其一部分，其波长介于红外和微波之间[4]。太赫兹波中包含大量带有双键的不饱和脂肪酸，具有美

3、味的谱的数据表现形式有时域谱、折射率谱、吸收系数口感和良好的保健作用。在存储条件不当或存储时谱等多种形式，可根据不同的实验目的、不同的应用间过长时，花生仁中的不饱和脂肪酸的双键容易发对象进行选择。目前，太赫兹波谱在食品安全[5～7]、生断裂，造成脂肪酸分解，品质下降，甚至发生酸转基因食品研究[8][9～10][11]、品质检测、刑侦检测、材败，致使花生劣变。如果食用劣变花生将严重影响料研究[12][13][14～15]等方面都有、医学诊断、药物研究身体健康。应用报道。太赫兹波谱对物质中的油脂具有一定的针对花生等坚果劣变的快速测定，一些学者做响应

4、，这是采用太赫兹波谱对劣变花生进行快速识了有意义的研究。宋金华[1]采用石油醚提取结合容别的化学基础。量分析法对坚果的酸化、过氧化值进行测定；邹建本研究针对劣变花生的快速鉴别难题，基于太云等[2]研究了不同包装方式开口带壳澳洲坚果储存赫兹波谱技术，采集已知劣变花生样品的太赫兹波过程中酸值和过氧化值的变化规律；王晶等[3]用近谱，并分析太赫兹波谱的特征，为判断花生样品是红外光谱技术对花生酸败特性进行研究，建立了花否劣变做可行性初步研究。生酸价、过氧化值的近红外预测模型，并对模型进行优化，结果表明，近红外光谱技术可用于花生酸一、实验材料和方法价、过

5、氧化值的快速无损检测。然而，现有文献报道的方法存在诸如使用化学试剂、分析时间长、针（一）实验材料为确保实验所用的花生样品对单一化学指标分析等局限，难以从整体对样品是未受到过电离辐照，直接从江西省吉安市种植花生否发生劣变进行描述。的10位农户家中收集花生样品，每户收集花生样太赫兹（Terahertz，THz）波谱是电磁波谱的品1份，每份6kg，共收集花生样品10份，用于*基金项目：国家科技支撑计划（2014BAD04B05）资助。作者简介：王冬（1982－），副研究员，从事振动光谱分析研究。E－mail：nirphd@163.com。王纪华（19

6、58－），研究员，从事农业信息技术研究。E－mail：wangjh@nercita.org.cn（通讯作者）。农产品质量与安全2015年第6期57研究与探讨本可行性实验研究。针对每份样品，采用缩分法，获得测试样品200g。（二）仪器及参数太赫兹波谱仪（型号为TAS7500SP，日本ADVANTEST公司）；仪器频率分辨率设定为0.0076THz，波谱范围0THz～2THz；采样方式：衰减全反射（AttenuatedTotalReflection，ATR）参比累加2048次，样品累加图1衰减全反射-太赫兹波谱仪器光路示意图2048次。（三）实验步

7、骤将实验材料分为对照组（非以频率（THz）为横坐标，吸收系数为纵坐标，劣变花生）和劣变组（劣变花生）。为得到可控实绘制对照组及劣变组太赫兹吸收系数谱，如图2所验效果，采用放射线照射法对劣变组花生进行辐照示。其中，图2A是对照组的太赫兹波谱，图2B处理。电离辐射具有强大的能量，会使花生中的不是劣变组的太赫兹波谱。由图2可见，在频率范围饱和脂肪酸双键发生断裂，其结果相当于强烈的氧0THz～2THz内，对照组吸收系数具有较大的抬化，致使花生发生劣变。劣变组在可控条件下采用升，以频率1.7THz为例，吸收系数皆大于1000；放射性同位素60Co劣变组吸

8、收系数抬升程度相对较小，在频率1.7进行辐照强度1kGy的定量照射，对照组不做放射线照射处理。安装衰减全反射THz处的吸收系数皆不超过500。附件，采