分子光譜結(jié)合多元分析快速測(cè)定粘稠及深色樣品的方法研究.pdf

1、粘稠樣品在生活中隨處可見，如食用油、芝麻醬和SBS改性瀝青。市場(chǎng)上經(jīng)常出現(xiàn)在高價(jià)產(chǎn)品中摻入低價(jià)產(chǎn)品或者劣質(zhì)產(chǎn)品的現(xiàn)象。例如食用油領(lǐng)域，在橄欖油中摻入低價(jià)食用油，在純芝麻醬中摻入花生醬，以及反復(fù)使用煎炸食用油等都損害了消費(fèi)者的權(quán)益。同時(shí)在高速公路建設(shè)領(lǐng)域，摻假瀝青材料的使用極大的縮短了高速公路的使用壽命，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，粘稠樣品現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控已引起相關(guān)行業(yè)質(zhì)量監(jiān)督部門的高度重視。
　　粘稠樣本具有種類多，組成復(fù)雜，其中有的物

2、質(zhì)顏色深等特點(diǎn)，對(duì)其分析提出了挑戰(zhàn)。有些樣品和性質(zhì)至今還沒有建立分析方法。有的使用傳統(tǒng)檢測(cè)分析方法耗時(shí)長(zhǎng)，操作復(fù)雜和不環(huán)保（使用有毒溶液等），因此不適用于對(duì)產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)管。因此，建立粘稠樣品的快速分析檢測(cè)方法已成為急需解決的課題。
　　分子光譜結(jié)合多元分析方法憑借其快速、無(wú)損和可同時(shí)測(cè)定多個(gè)性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。常用的光譜采集方式為透射和漫反射，對(duì)于粘稠樣品的光譜采集存在裝樣和清洗困難，同時(shí)對(duì)于深色樣品的光譜采集，也難

3、以獲得理想光譜信號(hào)。因此阻礙了分子光譜和多元分析方法直接用于粘稠樣品的快速分析。本課題運(yùn)用衰減全反射傅里葉紅外光譜或拉曼光譜有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)粘稠與深色樣品的光譜測(cè)量。食用油、芝麻醬和SBS改性瀝青都是復(fù)雜天然物質(zhì)，摻假物質(zhì)與樣品在組成上十分相近，導(dǎo)致合格與不合格樣本的光譜極其相近以及嚴(yán)重背景熒光對(duì)拉曼光譜的影響也對(duì)粘稠樣本分析提出挑戰(zhàn)，對(duì)此，本文研究了光譜處理方法及多元分析方法。
　　首先，運(yùn)用拉曼光譜結(jié)合SIMCA建立食用油定性識(shí)

4、別模型。本課題搜集了94個(gè)食用油樣品，其來(lái)自不同產(chǎn)地和廠商，包含菜籽油、茶籽油、大豆油、橄欖油、花生油和玉米油6種食用油。利用食用油指紋區(qū)域原始拉曼光譜進(jìn)行主成分分析(PCA)，由于食用油拉曼光譜中熒光背景的存在6種食用油不能在主成分空間中區(qū)分開。采用air-PLS扣除食用油拉曼光譜熒光背景，并利用PCA和SIMCA方法對(duì)食用油種類進(jìn)行判別，PCA模型中每類食用油的聚類趨勢(shì)更加明顯，但菜籽油和花生油還不能完全的區(qū)分開。SIMCA在PCA

5、的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)菜籽油和花生油的判別，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同種類食用油樣品100％的識(shí)別率。
　　其次，本課題提出一種利用FTIR-ATR結(jié)合偏最小二乘(PLS)對(duì)煎炸食用油中極性物質(zhì)含量快速檢測(cè)的方法。實(shí)驗(yàn)共搜集44個(gè)不同極性物質(zhì)含量的煎炸食用油樣品，包含菜籽油、棉籽油、大豆油和棕櫚油，其極性物質(zhì)含量按照國(guó)標(biāo)GB/T5009.202-2003測(cè)定。分別采用相關(guān)系數(shù)法和二維相關(guān)光譜法選擇波長(zhǎng)變量，并建立各自最佳的PLS定量模型。采用二維相關(guān)

6、光譜法選擇波長(zhǎng)變量建立的PLS定量模型準(zhǔn)確度更高，其校正標(biāo)準(zhǔn)偏差(SEC)為0.928，驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)偏差(SEP)為0.995。任取6個(gè)未知樣品對(duì)模型進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試，最大標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.25。這為煎炸食用油中極性物質(zhì)含量的測(cè)定提供了新方法。
　　然后，本課題利用FTIR-ATR實(shí)現(xiàn)對(duì)摻混芝麻醬中花生醬含量的檢測(cè)。制備花生醬含量為2％-96％一系列質(zhì)量分?jǐn)?shù)的摻混芝麻醬樣品?；赑LS建立最佳的定量模型，其校正標(biāo)準(zhǔn)偏差(SEC)為3.264

7、，驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)偏差(SEP)為3.808。利用16個(gè)未知樣品和其中任意5個(gè)樣品對(duì)模型進(jìn)行準(zhǔn)確度和重復(fù)性測(cè)試，證明建立的PLS定量模型具有優(yōu)異的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。研究結(jié)果為摻混芝麻醬定量檢測(cè)提供了理論和技術(shù)依據(jù)。
　　最后，本課題運(yùn)用FTIR-ATR建立對(duì)SBS改性瀝青合格性判定方法。通過(guò)計(jì)算合格SBS改性瀝青樣品紅外光譜之間的相似度θ值和殘差值，設(shè)置合格樣品相似度θ值和殘差值的閾值范圍。并對(duì)未知樣品，通過(guò)計(jì)算其紅外光譜與合格樣品紅外光譜