洋河蓝色经典系列酒的三维荧光光谱研究

测定了当前市场上比较流行的洋河蓝色经典系列白酒梦之蓝,天之蓝和海之蓝的吸收光谱及三维荧光光谱。吸收光谱表明,三种酒在212和275 nm有较强烈的吸收,但吸收强度不同;荧光光谱表明,在245 nm的近紫外光激发下,三种酒在310,420和610 nm附近都有明显的荧光发射,但强度各自不同;当激发波长增大为310和345 nm时,依然有两个荧光峰产生,强度差别依然很大。对5个典型荧光峰的产生机理进行了分析,给出了合理的解释。研究结果可以快速准确地区分三种洋河酒及其品质,为白酒的品质检测和品牌识别提供了一种新的途径。     

基于荧光光谱—模拟退火法年份白酒中乙酸浓度预测研究

近年来年份白酒市场中行业规范有所缺失,因此年份白酒的研究具有深远意义和市场价值。白酒中单体物质的浓度会随着白酒的年份改变,检测白酒中单体浓度可用来鉴定白酒质量及其年份。基于国内某品牌年份原桨白酒的三维荧光光谱,对其中乙酸浓度进行了建模研究。对原始光谱进行了小波分解和求导预处理。研究发现小波分解第一层和第二层呈噪声特征,浓度信息主要分布在第三层和第四层信号中。不同激发波长的荧光发射光谱强度分布不同,如何选择合适的激发波长目前还没有一个统一的方法。根据小波分解信号引入有效信号强度概念并获得了合适的建模激发波长（200 nm）;导数光谱的细节特征比原始光谱丰富,光谱求导可以提高光谱的分辨率。研究了乙酸浓度与荧光光谱的相关性,原始荧光光谱与乙酸浓度之间相关性较小,小波分解光谱和导数光谱与浓度的相关性达0.8以上,且呈现出更多离散化的相关性特征峰。因此,小波分解光谱和导数光谱中包含更多乙酸浓度信息且分布比原始光谱更广。基于荧光光谱和模拟退火法研究了乙酸浓度偏最小二乘法（PLS）多元回归模型。研究发现原始光谱的乙酸浓度预测集的均方根误差高达70.03 mg·L-1,模型效果较差;小波分解光谱和导数光谱由于光谱之间多重相关性降低且分辨率提高的特点,模型预测效果更好,其中二阶导数光谱的乙酸浓度预测集的均方根误差和相关系数分别为20.32 mg·L-1和0.999 8,建模效果最好。基于1 000次循环执行模拟退火算法建模得到的光谱信息密度曲线显示出二阶导数光谱比原始光谱包含更多的乙酸浓度信息。以乙酸为例,为年份白酒中物质浓度预测提供了一种简易的光学方法,研究方法对研究多组分渐变体系浓度预测具有一定的参考价值。     

三维荧光光谱结合PCA-SVM对几种浓香型白酒的鉴别

提出一种利用三维荧光光谱技术鉴别不同品牌浓香型白酒的方法。运用FLS920荧光光谱仪测量了七个不同品牌浓香型白酒的三维荧光光谱,不同品牌浓香型白酒的荧光光谱特征相似,仅凭荧光特征参数较难区分。采用求偏导和小波压缩相结合的数据预处理方法,求解光谱数据中每一激发波长下,荧光强度对发射波长的一阶和二阶偏导数,选取db7紧支撑正交小波对数据进行压缩,选择4尺度分解后的近似系数作为新的数据矩阵,然后做主成分分析(PCA)。将提取的主成分作为支持向量机(SVM)的输入,并利用Kfold交叉验证的方法寻找支持向量机的最优参数c和γ,建立不同品牌白酒的分类鉴别模型。从每个品牌白酒中随机选取14个样本,共98个样本组成训练集,其余的42个样本组成预测集。分别比较了数据不求偏导,对数据求一阶偏导和二阶偏导的预处理后对鉴别模型的影响。结果表明:三维荧光光谱经过二阶偏导的预处理后,结合主成分分析和支持向量机能很好地实现不同品牌浓香型白酒的分类鉴别,模型的准确率为98.98%,预测集的准确率为100%。该方法具有简单,快速,成本低的优点,可为中国白酒的检测和鉴别技术的发展提供帮助。     

东海海水中荧光溶解有机物质的三维荧光光谱特征

2005年3～4月在东海采集了海水样品,利用三维荧光光谱(EEMs)技术测定了水体中溶解有机物质的荧光性质,通过荧光光谱图中荧光峰的位置、数量、强度的变化及荧光峰之间的相关性,初步判断了荧光物质的种类、分布和来源.东海水体中检测到七种荧光峰,分别为高、低激发波长类色氨酸和类酪氨酸荧光峰、紫外腐殖质荧光峰、可见腐殖质荧光峰和海洋腐殖质荧光峰,其中荧光峰B,S和A出现在整个调查海区中;荧光峰T和D出现在调查海域的北部;类腐殖质荧光峰M和C只出现在部分站位的水样中.荧光物质在研究海域表层的主要来源为长江输入,在中层,荧光物质是长江输入和浮游植物共同作用的结果.不同荧光峰强度之间具有较好的正相关性,表明调查海域水体中的类蛋白荧光物质和类腐殖质荧光物质有着相同的来源或在结构上具有某种联系.     

用荧光光谱鉴别白酒

在对乙醇、甲醇等醇类溶液荧光光谱特性进行研究的基础上, 应用美国Roper-Scientific公司SP-2558多功能光谱测量系统, 对50多种品牌白酒及其年份酒在紫外光激励下的荧光光谱进行了检测。结果表明, 白酒在紫外光激励下能产生较强的荧光, 各品牌白酒及其年份酒的荧光光谱各有明确的特征。实验测得其三维荧光光谱, 由此构建了白酒荧光光谱指纹图库。分析各荧光光谱的特征, 以谱峰个数、峰值波长、最佳激励波长等特征值创建了各品牌年份白酒荧光光谱特征数据库。利用SQL 数据库软件和VB语言研制成一个能对白酒进行自动比对、识别的白酒荧光光谱智能鉴别系统,实现了白酒的智能化鉴别。研究结果发挥荧光光谱分析灵敏度高、准确度高和样品用量少、不需前期处理等优点, 为白酒检测、鉴别提供了一种有效的新方法, 能应用于白酒企业生产管理及白酒消费市场监督, 并为已引起广泛关注的酒类食品安全监管提供帮助。     

酒香型光谱分析和模式识别计算分析

白酒是一个复杂的混合物体系,它含有大量的微量成分,这些微量成分直接决定了白酒的品质、口感和香型。为实现对白酒香型的快速鉴别,可采集不同香型白酒的红外光谱图,并将其作为模式分类方法的输入模式,建立白酒香型鉴别模型。首次全面系统地介绍了白酒香型模式识别算法,这些算法包括统计分类器(线性判别函数、二次判别函数、正则判别分析、K近邻算法)、原型学习算法(学习矢量量化)、支持向量机和AdaBoost算法。实验结果表明,基于红外光谱的白酒香型检测模式识别算法达到了很高的分类准确率、识别率和拒绝率,显示出了很好的性能。     

铁(Ⅱ,Ⅲ)对邻苯二甲酸铕(Ⅲ)荧光性能的猝灭研究

在液相中合成了掺杂不同浓度Fe2 ,Fe3 的邻苯二甲酸铕系列配合物,测定了该系列配合物的荧光光谱和红外光谱.实验结果表明,微量Fe2 ,Fe3 的存在对邻苯二甲酸铕荧光产生了猝灭作用.这可能是由于配合物在发光过程中Fe2 捕获了基态的空穴或者Fe3 捕获了激发态的电子所引起的.     

城市生活污水处理过程三维荧光光谱在线监测分析方法

采用三维荧光光谱(3D-EEMs)结合主成分分析(PCA)方法,将城市生活污水的三维荧光光谱分为芳香性蛋白类、微生物代谢产物、腐殖酸类和富里酸类物质四个光谱区域,判断各区域的主成分贡献率,求取各区域的第一主成分区域值,建立其与水体化学需氧量(COD)和总氮(TN)关系,研究了城市生活污水处理效果快速分析评价方法。研究结果表明,城市生活污水荧光物质主要由方香性蛋白类物质、微生物代谢产物、腐殖酸类和富里酸类物质构成,各物质的荧光区域分布不同,在污水处理过程中芳香性蛋白类物质和微生物代谢产物区域光谱变化明显,腐殖酸类和富里酸类物质区域光谱变化较小;光谱各区域第一主成分区域值与水体COD及TN之间具有良好相关性,其中芳香性蛋白类物质光谱第一主成分区域值与COD相关系数达到97.63%,芳香性蛋白类物质和微生物代谢产物第一主成分区域值之和与腐殖酸类和富里酸类物质第一主成分区域值之和的比值(Y_p/Y_f)与TN相关系数达到94.02%。通过将水体三维荧光光谱结合主成分分析方法,实现了对污水处理各流程的荧光光谱的信息降维提取,避免了各物质荧光峰的重叠和光谱信息冗余;通过水体中各物质的光谱特性将光谱分割为不同的物质区域,求取各区域内光谱第一主成分区域值,提高了物质识别的准确率,有效地解决了各物质光谱信息识别问题;通过利用芳香性蛋白类物质光谱第一主成分区域值和Y_p/Y_f与常规水质指标COD和TN作相关性分析,为污水处理监测提供了一种实时有效的监测生活污水水质状况方法,解决了污水处理流程难以实时准确监测的问题。因此,利用三维荧光光谱结合主成分分析方法可对城市生活污水处理过程进行快速判别,为污水处理过程中水质监测、工艺优化及处理效果评估提供了一种全新的快速在线监测分析方法。     

407 nm 光诱导的红细胞荧光光谱随浓度增加红移的机理分析

用407nm光激发不同浓度离体红细胞可以产生较强的荧光光谱,进一步研究发现这些荧光光谱中存在两个明显的、频谱宽度大致相等的荧光发射区,而且在生理盐水中随着红细胞浓度的增加,其发射的荧光光谱的谱峰值位置向长波方向移动,即出现“红移”现象.从理论上对这种“红移”现象的产生机理进行了分析,表明这种现象是由于浓度变化对荧光团电子能级产生的微扰发生变化所致.该研究结果对现代医学中的荧光光谱诊断技术和低功率激光照射疗法都有一定的参考价值.     

拉曼光谱结合荧光背景对白酒品质快速检测分析

拉曼光谱技术以其无损检测、灵敏度高、简便快速等独特的技术优势,在食品安全等领域展现出良好的应用潜力。白酒是一种非常受消费者喜欢的饮品,在中国有着非常悠久的历史,也是中华文化的重要组成部分,其质量安全一直受到大家的高度重视。市场上的一些企业为了降低成本总是会生产一些劣质的勾兑白酒来冒充品牌酒,其品质严重的影响着大家的利益和健康,而现行的国家检验标准中并没有明确的检测方法能够对其进行快速的辨别,所以如果能发展一种新的方法将这些劣质的勾兑白酒快速的鉴别出来,将会有效的保障大家的生命安全。利用拉曼光谱技术测量了56种散装白酒和7种瓶装品牌白酒的拉曼光谱,并以拉曼光谱中位于886 cm^-1处乙醇的C—C—O伸缩振动峰为内标来对所有样品的拉曼光谱进行归一化,从而得到所有样品的归一化拉曼光谱。将归一化拉曼光谱不同位置的荧光背景强度和位于886 cm^-1处乙醇的C—C—O伸缩振动峰强度相比较,结果表明瓶装品牌白酒的荧光背景基本上都明显比散装白酒的要小,可以清楚的将这两类白酒样品区分开来。一般对于拉曼光谱的测量和分析认为荧光背景的存在不利于对实验结果的准确分析...     

基于最小二乘支持向量机算法的三维荧光光谱技术在中国白酒分类中的应用

为了对白酒的鉴别分类方法进行创新研究,文章对近百种白酒的荧光光谱进行了测定,并合成其三维荧光光谱图。经对比研究和反复仿真实验发现,通过所提取的白酒三维荧光光谱的3个特定参数,可以实现对白酒种类的准确分类。分类的准确率可达87%以上。为了证明所选参数对白酒分类的有效性,把最小二乘支持向量机应用到白酒的鉴别分类中,并通过计算机模拟进行验证。同时还应用经典支持向量机、概率神经网络对所提取的相同数据进行分类和仿真,并将其仿真结果与使用最小二乘支持向量机仿真的结果进行比较。结果发现,使用最小二乘支持向量机可以取得更为准确的分类结果。     

乙醇-水溶液中团簇分子的基元荧光光谱研究

采用高斯分解法对236nm的紫外光激发乙醇体积浓度为10%～95%的乙醇-水二元混合物产生的荧光光谱进行分解,得到了荧光谱线里面所包含的基元峰,发现每种浓度溶液的谱线都是由8个基元高斯峰组成的,并获得了每个基元谱线的相对强度、峰值位置数据。对这些高斯峰及相应参数进行分析,并结合乙醇-水混合物的荧光发射机理得到了各种发光团簇的相对大小以及构象信息,进一步计算了它们各自的荧光主发射跃迁能。另外,还对高斯峰半高宽与溶液中分子间缔合形态之间的联系做了初步探讨。研究结果可为进一步研究乙醇-水二元混合物的微观结构和特性提供理论和实验依据。     

Quenching of fluorescence of porphyrin molecules in their association in binary solutions

It has been established that the absorption and fluorescence spectra of octaethylporphin (OEP), mesotetraphenylporphin (TPhP), and its complex with zinc (Zn-TPhP) in glycerol doped with dimethylformamide (DMF) or ethanol differ from the analogous spectra of these compounds in ethanol or DMF, which is due to the formation of associates of porphyrin molecules in solutions of OEP, TPhP, and An-TPhP with glycerol. For TPhP and Zn-TPhP, these differences are small, the maxima of the bands are shifted toward longer wavelengths by 3–5 nm, and their halfwidths are increased by ∼ 16%; for OEP these changes are more significant. It is shown that the duration of fluorescence of associates is much shorter than that of monomers. The probable mechanisms of quenching of the fluorescence of dimers (oligomers) of molecules were considered. It has been suggested that one of the reasons for the increased rates of deactivation of the excited states of dimers (oligomers) may be the decreased energy interval between the excited and ground states of associates as compared with that of monomers. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 67, No. 1, pp. 21–25, January–February, 2000.     

乙醇水溶液荧光发射的时域和频域特性研究

针对乙醇水溶液荧光发射的四个特征参量进行了研究,得出了该溶液发射荧光光子的时域和频域特征参量。发射光谱和激发光谱表明乙醇水溶液中含有三个结构不同的发光物质,其发射峰分别位于290 nm,305 nm和330 nm处,与其相对应的最佳吸收峰为265 nm,280 nm和236 nm。荧光强度随溶液中乙醇与水体积混合比的变化规律也证实了三种不同发光结构的存在。在荧光光谱峰值波长处分别监测其荧光强度随时间的衰变过程,将获得的荧光衰减动力学曲线采用指数方法拟合并进行解卷积处理,测试的荧光寿命分别对应8 ns,12 ns,25 ns。结合乙醇水溶液荧光发射的四个特征参量可以看出:乙醇分子和水分子发生团簇作用形成了三个新的分子结构从而可发射具有不同能量的荧光光子。该研究结果能为乙醇水分子的团簇结构研究提供参考。     

甲醇和乙醇的三维荧光光谱特性研究

为阐明甲醇和乙醇的光谱学特性,建立两者快速的辨析方法。采用三维荧光光谱,对甲醇和乙醇的荧光特性进行了研究。分析结果显示,甲醇的三维荧光光谱中出现了两个特征荧光峰,其荧光强度在甲醇体积浓度小于15%时与其浓度成正相关,乙醇的三维荧光光谱中出现了一个完整的特征荧光峰,其荧光强度在乙醇体积分数小于50%时与乙醇浓度成相关,甲醇比乙醇具有更高的荧光效率,以甲醇为有机溶剂研究化合物的荧光特性时,需要考虑甲醇的本底荧光。甲醇和乙醇的特征荧光峰位置差别较大,前者特征荧光峰出现在225/35 0nm和250/375nm处,而后者特征荧光峰位于240/310nm,据此可以有效辨析两种醇。     

乙醇和水分子形成配合物与荧光光谱特性研究

讨论了紫外光照射乙醇和水混合溶液的荧光光谱及其对应的激发光谱，认为乙醇和水分子混 合时会发生团簇形成新的分子从而成为能辐射荧光的物质.采用不同波长的紫外光照射乙醇 水溶液，计算了不同入射光的荧光量子产率，进而选取具有最高荧光效率的激励光照射不同 混合比率溶液，通过探测混合物所发射的荧光光子数目随乙醇和水混合比率的变化规律，研 究了团簇分子的可能类型，并利用荧光强度和吸收率的加和性计算了混合物的总吸收率和总 荧光光子数目，从而解释了乙醇水溶液的荧光光谱特征峰.结果可为乙醇和水分子形成的新 团簇分子研究提供实验和理论依据. 关键词： 乙醇-水配合物 荧光光谱 分子团簇 激发光谱     

Optical spectra of aqueous solutions of glutamine-tryptophan associates

The optical density and luminescence ability of aqueous solutions of glutamine-tryptophan depend on the degree of oxidation of the initial dry substances of dipeptide. Glutamine-tryptophan has a high associating ability, which increases if stored. The general form of the optical absorption and luminescence spectra of the associates differs little from the spectra of monomers. Among the spectral-optical symptoms of association of a substance in a solution for glutamine-tryptophan, we discovered the hypochromism and narrowing of the absorption spectra and shortening of the fluorescence lifetime. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 67, No. 4, pp. 436–439, July–August, 2000.     

芪3在铅-锡-氟磷酸盐玻璃中的聚集及光谱特性

采用低温熔融法制备了有机染料芪3掺杂的不同浓度的铅-锡-氟磷酸盐玻璃,通过对掺杂玻璃激发光谱、发射光谱和吸收光谱的测试,研究了芪3在无机玻璃中的聚集状态和光谱性能。结果表明,有机染料芪3以单体和二聚物的形式共存于无机玻璃中,和芪3单体分子的激发峰相比,二聚物的激发峰位于短波段,随掺杂浓度的增加,掺杂玻璃的发射峰发生红移,同时在荧光光谱中观察到浓度猝灭现象;芪3分子与无机玻璃通过亲水作用发生了键合,从而导致芪3在无机玻璃中的吸收光谱和发射光谱比在乙醇溶液中出现较大红移;与芪3在乙醇溶液中的荧光强度相比,芪3分子受无机玻璃的"笼"化作用有效的提高了其荧光强度。     

基于密度泛函的甲醇和乙醇荧光特性研究

使用英国爱丁堡FLS920P荧光光谱仪，对甲醇、乙醇的紫外吸收光谱和荧光光谱进行实验检测，得到二者的光谱特征参数。分别采用密度泛函理论(DFT)和单激发组态相互作用(CIS)对二者分子的基态和激发态结构进行优化，并比较两种分子在不同能态下的差异。应用含时密度泛函理论(TD-DFT)的不同泛函结合极化连续介质模型(PCM)在6-31++G(d, p)水平上分别计算了二者的紫外吸收光谱和荧光光谱，与实验结果吻合。分析了甲醇、乙醇荧光产生机理，同时分析了不同泛函对于计算光谱的影响。结果表明：甲醇、乙醇在紫外波段有微弱吸收，在紫外激发下能产生拉曼峰和微弱的荧光峰。甲醇、乙醇的吸收光谱是由里德堡激发产生，产生荧光的轨道跃迁为σ*→π*。泛函OLYP能够较好地重现实验吸收能，而泛函MPWK能够较好地重现实验发射能，并且发现不同的纯泛函计算跃迁能也具有差异性。结果可为醇类分子的分子特性研究提供参考。