三维漫射光谱法检测猪肉嫩度的初步研究

猪肉是光的强散射物质,嫩度是评价猪肉品质优劣的重要标准之一,提出一种基于三维漫射光谱法的猪肉嫩度检测方式。将猪肉样本更多的散射信息引入光谱分析中。利用实验室搭建的数据采集系统,通过采集距光源入射点不同距离处的样本漫反射光信号构建了64个猪肉样本的三维漫射光谱。经过小波消噪处理后,利用多维偏最小二乘法(NPLS)建立了三维漫射光谱与猪肉嫩度之间的分析模型,模型的校正决定系数R2_Cal是0.883 1,校正标准差RMSEC是3.685 0N,预测决定系数R2_Pred是0.874 7,预测标准差RMSEP是3.9756N。实验结果表明, 与常规的漫反射光谱法相比,三维漫射光谱法所建立的猪肉嫩度NPLS模型具有更高的校正精度和预测稳健性,有望为猪肉嫩度及其他品质的快速检测提供一种新的途径。     

采用长光程差分吸收光谱技术(LP-DOAS)的中红外痕量一氧化碳检测仪

一氧化碳作为一种危险的开采排放气体,在复杂的井下环境中极易累积,对矿工生命安全造成严重威胁。介绍了一种紧凑型一氧化碳检测仪,该仪器采用激发波长为4.65μm的量子级联激光器作为光源,配合中红外碲镉汞光电探测器与光程长度12m的紧凑型多次反射气室,实现了对痕量一氧化碳气体的检测。自主设计的新型高速光电信号采集系统解决了应用商业示波器造成的信号链阻抗失配的问题。这一新系统的采样带宽为400MHz,采样频率1GSPS,垂直分辨率达到12bit,有效的提高了检测仪的灵敏度与集成度。该仪器采用长光程差分吸收光谱法,通过比较实测光谱与进行Voigt展宽的理论光谱之间的残差得出此检测仪的检测下限为108×10-9。检测仪的测量误差有非平稳,慢时变的特点。根据这一特点我们采用阿伦方差对气体检测仪检测灵敏度进行了估计,经过约40s方差曲线达到极小值,此时阿伦方差值为61×10-9。在2h的稳定性测试中,检测仪稳定度达到2.1×10-3,在长达12h的稳定性测试中,检测仪的稳定度依然可以达到1.7×10-2。此仪器具有较高的灵活性,通过更换不同激射波长的激光器可以实现对多种气体的痕量检测。     

土壤养分的红外衰减全反射与漫反射光谱同步测量方法

光谱学分析技术因具有快速、实时、无损等优势,被广泛用于土壤养分检测等各个领域,也是现代农业检测控制中广泛应用的一种有效方法。实验采集不同养分含量的土壤样本,分别获取中红外衰减全反射(ATR)和漫反射(DRIFT)光谱数据。通过不同的光谱预处理算法结合偏最小二乘法(PLS)建立土壤中全碳、全氮、碱解氮的定量分析模型,对土壤养分的ATR和DRIFT光谱分别进行独立模型和叠加模型的分析。并以土壤养分中的全碳和全氮为例,发现经过标准正态变量变换处理的两种光谱建立的PLS模型相关系数均有所提高。全碳的两种光谱模型校正集的R2分别提高至0.826和0.919,而全氮两种模型校正集R2分别提高至0.841和0.928。我们进一步对全碳、全氮各自叠加后的光谱进行分析,模型的R2分别提高至0.942和0.951。用同样的方法分析土壤中的碱解氮,联用两光谱后的R2提高至0.919。研究结果表明,两种光谱的联合使用,为提高模型的相关系数和预测能力提供了一种合理有效的方法。     

庙子湖岛潮间带软体动物的群落特征

为研究舟山庙子湖岛潮间带软体动物的群落结构和生物多样性,于2010年4月至2011年4月对庙子湖岛潮间带进行了4个季节的采样.采用优势度指数、多样性指数、相似性聚类分析、MDS标序和ABC曲线等方法,分析了该岛屿潮间带软体动物的多样性和群落特征.结果表明:潮间带软体动物共计29种,优势种为条纹隔贻贝、粒结节滨螺、带偏顶蛤等.软体动物年平均生物量为1541.81g·m-2,平均栖息密度为925.19 ind·m-2.Margalef丰富度指数为0.72~2.65,以冬季低潮带最高;Pielou均匀度指数为0.26~0.90,以春季高潮带最高;Shannon-Wiener多样性指数为0.68~2.40,以秋季中潮带最高.聚类分析结果表明,不同潮带之间差异性显著,群落非相似性均高于75%;季节差异不明显.主要判别种基本一致,为条纹隔贻贝、带偏顶蛤、粒结节滨螺、短滨螺、覆瓦小蛇螺.ABC曲线分析显示庙子湖岛潮间带软体动物群落结构总体处于稳定状态,受干扰程度较轻.     

基于红外光谱技术的混合气体检测系统概述

为了给从事红外混合气体检测领域的研究人员提供一定的借鉴与参考,针对红外混合气体检测系统中的光学复用结构以及检测方法进行了详细评述。目前,以量子级联激光器(QCL)、带间级联激光器(ICL)为代表的相干光源已逐渐取代热辐射红外光源、红外发光二极管(LED)等传统非相干光源,成为红外混合气体检测中的主流光源。相应地,具有超高探测度和极短响应时间的红外光探测器也逐渐超越以往的红外热探测器,占据红外探测器领域的主导地位。基于“复用思想”的光学复用结构则是红外混合气体检测系统的核心,主要包括单光源复用检测结构和多光源复用检测结构。其中,单光源复用检测结构以其体积小、集成度高等优点成为构建便携式混合气体检测系统的重要选择;而多光源复用检测结构是时分复用、频分复用、波分复用等思想的具体化,并凭借其较宽的光谱覆盖范围、较高的光谱分辨率等优势成为当前混合气体检测系统中的主导结构。应用于红外混合气体检测的检测方法主要有非分光红外(NDIR)光谱技术、波长/频率调制光谱技术、腔增强光谱技术以及光声光谱技术等。研究人员可通过对红外混合气体检测系统各组成部分充分了解后,设计出实用的红外混合气体检测系统,对工农业生产、环境监测、生命科学等诸多领域都具有重要意义。     

基于纳米囊泡的原位凝胶系统

构建了纳米囊泡的原位凝胶系统. 以卵磷脂(PC)和胆固醇(CH)为纳米囊脂质材料, 按m(PC):m(CH)=3:1及m(脂质材料):m(药物)=5:1称取PC, CH和药物, 溶于无水乙醚作为有机相, 以质量分数为0.5%的吐温-80的磷酸盐(pH=7.4)缓冲液为水相(有机相与水相体积比为1.5:1), 采用薄膜分散-高压均质法制备了叶黄素纳米囊泡. 将普朗尼克F127(F127)和普朗尼克F68(F68)分散于纳米囊泡中水化, 制备了纳米囊泡原位凝胶系统. 以试管倒置法测定人工泪液和添加剂对F127-F68纳米囊泡原位凝胶系统胶凝温度的影响; 采用流变学研究了系统升温过程中溶胶-凝胶转变过程及上述辅料对该转变过程的影响; 分别以无膜溶蚀法和高效液相色谱(HPLC)法探讨了系统的体外溶蚀动力学和体外释药行为. 结果表明, 优化的纳米囊泡凝胶系统在25 ℃呈溶液态, 在眼部微环境下形成凝胶, 且药物释放及凝胶溶蚀均以恒定的速率进行, 为零级动力学特征.     

色胺修饰竹红菌素及其稀土离子配位聚合物与DNA相互作用研究

利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、圆二色谱(CD)等方法研究了色胺修饰竹红菌素(DTrpHA)及其稀土离子配位聚合物(Y³⁺-DTrpHA, La³⁺-DTrpHA)与小牛胸腺DNA (CT DNA)和G-四链体22AG的相互作用.结果表明, DTrpHA及其配位聚合物中的色胺基团和竹红菌素基团均参与和双链CT DNA的作用,作用方式主要为沟槽作用.与G-四链体DNA作用后, DTrpHA及其配位聚合物中的色胺基团均具有较大的减色效应(> 45%)和峰位红移(≥ 4 nm),说明色胺基团与G-四链体采用外部堆积作用方式结合;而竹红菌素基团的减色效应相对较小且无明显峰位变化,表明竹红菌素基团采用非特异性作用方式与G-四链体的环区碱基或糖-磷酸骨架结合. G-四链体22AG的构象主要为分子内反平行结构,加入DTrpHA及其配位聚合物对G-四链体22AG的构象影响较小. Y³⁺-DTrpHA比DTrpHA和La³⁺-DTrpHA与G-四链体具有更强的相互作用. Y³⁺-DTrpHA使得CT DNA的熔解温度(T_m)上升了仅1.9 ℃,而使G-四链体的熔解温度上升了13.1 ℃.荧光嵌插剂置换实验 (FID)结果表明, Y³⁺-DTrpHA对G-四链体具有良好亲和性,具有较小的^G4DC₅₀值(使噻唑橙/G-四链体体系荧光下降50%所需配体或配合物的浓度)和较高的G-四链体选择性.     

银膜表面等离子体耦合辐射特性的仿真分析

表面等离子体耦合辐射(SPCE)是传统表面等离子体共振(SPR)的逆过程:当分子足够靠近金属薄膜表面时( < 200 nm),其受激辐射的能量可以耦合成SPR模式并定向辐射到棱镜中.由于具有场增强特性、高收集效率和优异的表面选择性, SPCE作为一种新的表面分析技术已经在荧光和拉曼光谱领域得到了有效的应用.本文采用光学互易定理简化传统SPCE的计算方法.通过计算,我们得到了SPCE一维和二维辐射功率密度分布,表面选择性,辐射角的波长色散特性,辐射角半峰宽与银膜厚度的关系.仿真结果与已报到的实验结果吻合良好,验证了该方法的有效性.     

基于TDLAS-WMS的痕量甲烷气体检测仪

甲烷是一种无色、无味、易燃、易爆的气体,不仅造成煤矿作业的重大安全隐患,而且又是温室效应的重要气体之一,对于甲烷气体的监测具有极其重要的意义。采用混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,利用甲烷的2v3(第二泛频带)带R(3)支带吸收谱线,设计并研制出痕量甲烷气体检测仪。通过调谐系数-0.591 cm-1·K-1,采用改变DFB激光器工作温度的方式来获得甲烷在1.654 μm处的最佳吸收谱线。待DFB激光器激射中心谱线选择后,通过调节其注入电流幅值来获得合适的发光强度。同时,结合频率调制技术将待测信号频率移至高频区,减小1/f噪声。在光学结构方面,采用有效光程为76 m的herriott气室,确保对痕量甲烷气体进行检测。利用该痕量甲烷气体检测仪,在被测气体浓度为50～5 000 μmol·mol-1的范围内,对二次谐波信号进行了提取,并利用最小均方误差准则分别对气体浓度、信噪比的关系、谐波峰值信号与气体浓度的关系进行了线性拟合,最低检测限达到了1.4 μmol·mol-1。实验表明,谐波波形对称性良好,未观察到强度调制现象,消除强度调制等因素对谐波检测的影响。     

使用量子级联激光器和多通吸收光谱技术用于CO探测

根据一氧化碳(CO)气体分子在4.7 μm处的基频吸收特性,使用中心波长为4.75 μm的量子级联激光器(QCL)和多反射气体吸收气室(MGC)设计了一种新型CO传感器。该仪器使用可在室温脉冲方式下工作并具有热电制冷功能的QCL,通过对其温度和注入电流进行调节,最终使得出射光波长定位在CO基频吸收带的一根强吸收线(2 103 cm-1)。与此同时,使用有效光程为16米的新型MGC(40 cm长,800 ml采样容积)和液氮冷却碲镉汞中红外探测器,有效提高了系统的响应灵敏度。此外,系统中配合使用了参考气室和空间滤波光学结构,有效地改善了入射光束的质量,降低了由光源的不稳定而产生的噪声,进一步提高了系统的检测灵敏度。在实验室条件下对不同浓度的CO气体进行多次重复检测,结果显示,该仪器工作稳定,按信噪比为1计算,可实现对一氧化碳气体的检测下限为5 μmol·mol-1。