X射线荧光微区分析结合电感耦合等离子体质谱法进行保健食品中元素含量的测定

X射线荧光光谱微区分析法既有X射线荧光光谱法快速、简便、无损检测等特点,又可对保健食品表面的元素分布进行检测,电感耦合等离子体质谱法具有检出限低、线性范围宽、多元素同时测定等优点,旨在建立一种X射线荧光光谱微区分析法和电感耦合等离子体质谱法联合测定保健食品中元素种类、分布及含量的方法.利用X射线荧光光谱微区分析技术对一...     

改进X荧光光谱仪快速检测土壤中重金属

针对传统能量色散X荧光仪(energy dispersive X-ray fluorescence,EDXRF)分析土壤中微量重金属测量精确度低的问题,提出了一种X荧光仪改进方法。为了减少反射X射线的影响,入射X射线垂直照射样品,探测器平行放置与样品一侧且垂直于X射线。样品与探测器之间由准直器连接。对国家标样测量结果表明,仪器对Mo,Zn,Cu,Pb,Zr,Nb的检出限为0.4,6.68,1.97,6.84,1.60,7.59 mg·kg-1。各元素对数偏差在0～0.05之间。元素含量在三倍检出限以上RSD%(GBW)小于7,元素含量在三倍检出限内RSD%(GBW)小于15。为了验证改进后X荧光仪测量效果,在大兴安岭地区采集土壤样品与传统荧光仪进行比较分析。改进X荧光仪提高了土壤中微量重金属测量精度,满足野外地质普查要求。     

改进X荧光光谱仪快速检测土壤中重金属（英文）

针对传统能量色散X荧光仪(energy dispersive X-ray fluorescence,EDXRF)分析土壤中微量重金属测量精确度低的问题,提出了一种X荧光仪改进方法。为了减少反射X射线的影响,入射X射线垂直照射样品,探测器平行放置与样品一侧且垂直于X射线。样品与探测器之间由准直器连接。对国家标样测量结果表明,仪器对Mo,Zn,Cu,Pb,Zr,Nb的检出限为0.4,6.68,1.97,6.84,1.60,7.59mg·kg-1。各元素对数偏差在0~0.05之间。元素含量在三倍检出限以上RSD%(GBW)小于7,元素含量在三倍检出限内RSD%(GBW)小于15。为了验证改进后X荧光仪测量效果,在大兴安岭地区采集土壤样品与传统荧光仪进行比较分析。改进X荧光仪提高了土壤中微量重金属测量精度,满足野外地质普查要求。     

基于能量色散X射线荧光光谱的鱼粉产地溯源方法研究

鱼粉是一种在养殖业中占有重要地位的高蛋白饲料原料.我国对鱼粉的市场需求很大,但不同产地的鱼粉存在品质差异的问题.为保证鱼粉品质安全,建立鱼粉产地溯源系统具有非常重要的意义.能量色散X射线荧光光谱根据元素辐射X射线荧光光子能量不同,能够检测样品矿物质元素种类和含量.鱼粉所含矿物质元素种类和含量会因鱼粉产地不同而存在差异,...     

偏振X射线荧光系统测量痕量Cd元素的Geant4模拟研究

通过传统能量色散X射线荧光分析(EDXRF)对Cd元素进行痕量分析时,X光管发出的原级轫致辐射连续谱对Cd元素的分析具有严重的影响.为了减弱原级X射线对测量结果的影响,通过Geant4程序包模拟不同几何尺寸下偏振激发X射线荧光分析(P-EDXRF)中荧光靶的结构,研究其在减弱测量过程中原级X射线轫致辐射连续谱的影响.为...     

X射线荧光光谱法与电感耦合等离子体-原子发射光谱法联用测定土壤、水系沉积物、岩石中21种主、次和痕量元素

建立了X射线荧光光谱-电感耦合等离子体-原子发射光谱法(XRF-ICP-AES)联用技术测定土壤、水系沉积物和岩石中21种主、次和痕量元素的方法.采用复合熔剂熔融制样法,X射线荧光谱法测定其中的主量元素Al、Ca、Fe、Mg、K、Na、Si.熔融玻璃样片经(ψ)=10%(体积分数,下同)的HNO3超声波振荡提取,电感耦...     

同步辐射X射线荧光分析

 近二、三十年来,X射线荧光分析(简称XRF)已成为物质中元素含量分析的基本手段,已广泛应用于物理、化学、生物、医学、法学、地学、材料科学等学科及工农业生产中.XRF是用X射线激发样品,并检测从样品中发射出的元素之特征X射线强度,分析样品中元素的含量.所谓特征X射线,是指每种元素的原子受激后会发射特定能量的X射线,它们是不连续的,是各自分立的.当原子内壳层中的电子受外来粒子作用而电离后,就会在内壳层留下一个空穴,于是较外层的电子就会跃迁到这个空穴,这就是所谓的退激发过程.     

X射线荧光光谱法测定螺旋藻和阿胶中微量元素

采用X射线荧光光谱法(XRF)对药材螺旋藻和阿胶样品的元素种类和含量进行了测定.结果表明,两种药材中含有K、Ca、Fe、Mg、Zn、Mn、S等多种微量元素.这为螺旋藻和阿胶药效功能的进一步研究提供一定的科学依据.     

应用X射线荧光光谱法测定过磷酸钙中主量元素

磷肥是农业生产中最常用的肥料之一。文章通过X射线荧光分析技术测定了过磷酸钙中九种成分的含量,各元素的测定精度都在0.20%～0.005%之间,所以X射线荧光光谱法是一种测定过磷酸钙肥料有效成分和其他元素的快速、有效的方法。通过磷肥中各种成分的含量分析可以得出如下结论：(1)选用的过磷酸钙中有效P₂O₅≥16%(18.101%),不是假磷肥;所以X射线荧光光谱分析技术可以识别磷肥真假;(2)所测定磷肥中SiO₂,TFe₂O₃,MgO, CaO和K₂O含量比较高,分别是16.954%, 1.495%, 1.580%, 21.428%和1.585%,所以以过磷酸钙作为肥料时可以起到微肥的作用,但是研究磷元素作用时应当注意这几种成分对磷肥效果的干扰作用;(3)Al₂O₃的含量为3.225%,长期使用磷肥应当注意Al毒的发生。     

X射线光谱技术在生物与生态环境中的应用进展

环境样品中元素的浓度、空间分布和赋存形态等是认识元素的生物功能和环境行为的关键。本文对近年来X射线光谱技术在生物与生态环境中的应用研究进展进行了评述,发现X射线荧光光谱技术可以提供活体植物中元素迁移与分布的定量数据,且微区X射线荧光光谱和X射线吸收谱技术的联用可深入认识生物与元素的相互作用,尤其是生物对元素的吸收、转运、贮存和细胞解毒机制,同时也能够揭示典型环境样品中元素的来源、演化和归趋等环境行为。然而,由于生物和环境样品基质的复杂性和多样性,仍存在一些技术难点与挑战,如X射线荧光自吸收效应的克服、低丰度(5%～10%)的元素形态的准确鉴定,以及对活体细胞中短暂的元素氧化还原反应的捕捉等。     

超临界CO2萃取黑色素条件的优化和筛选

以整穗黑糯玉米为原料,CO₂流量、萃取温度、萃取压力和萃取时间作为考察因素,采用正交试验优化黑糯玉米中黑色素的超临界CO₂萃取工艺。最终确定最佳工艺条件为:CO₂流量为120L/h,萃取压力为30MPa,萃取温度为50℃,萃取时间为90min。经过重复性实验验证,该工艺稳定可行,可作为黑糯玉米中黑色素的提取方法。     

X射线荧光光谱研究粮食中生命有机碳与碳化学循环

采用X射线荧光光谱(XRF)方法测定六种粮食:稻谷(大米)、小麦(面粉)、黄豆、小米、高粱和玉米中生命有机碳含量和化学元素组成,建立一种新方法测定它们的蛋白质含量.粮食中生命有机碳平均含量约为44%.黄豆中的蛋白质含量最高(42.74%),小米蛋白质含量28.56%,麦子蛋白质含量27.57%,玉米蛋白质含量24.99...     

多光谱图像的玉米叶片含水量检测

水是植物正常生长发育必不可缺的元素之一,能够快速检测并获取植物叶片水分,对田间作物灌溉生产管理和作物的生理需水特性研究等具有重要的意义。利用RedEdge-M型号多光谱相机,以不同生育期的55组玉米叶片作为试验对象,在光线充足且无阴影遮挡的环境下对试验玉米叶片样本进行拍摄,拍摄过程中通过直连下行光传感器来消除太阳高度角对光谱反射的影响,每组玉米叶片样本经过拍摄可得到蓝、绿、红、近红外和红边等5个波段的TIFF图像。借助图像处理软件ENVI5.3构建玉米叶片样本兴趣区域(ROI),以ROI范围内玉米叶片样本的平均反射光谱作为该样本的反射光谱来减小镜头边缘减光现象带来的误差。参照标准白板出厂时提供的专属标定反射率、白板ROI范围内的平均反射光谱和玉米叶片样本白板ROI范围内的平均反射光谱,比值换算得到各组玉米叶片5个波段处的光谱反射率。同时利用YLS-D型号植物营养测定仪,采用五点取样法选择玉米叶片的5个区域测取玉米叶片样本的水厚度平均值作为叶片含水量的测量指标。随机选取43组玉米叶片样本得出的光谱反射率作为训练样本,采用BP神经网络建立基于多光谱图像的玉米叶片含水量反演模型,并融合莱文贝格-马夸特理论(Levenberg-Marquardt,L-M)进行经典神经网络现有缺点的改进。输入神经元数目为5个,即蓝、绿、红、近红外和红边等5个波段图像对应的反射率,输出神经元为1个,即玉米叶片含水量。剩余12组玉米叶片作为验证样本用于模型反演数据的相关性分析,结果表明,利用多光谱图像光谱信息并结合基于Levenberg-Marquardt方法改进后BP神经网络玉米叶片含水量反演模型,模型反演的拟合相关系数能达到0.896 37, 12组验证集中玉米叶片含水量参考值和反演值的相关系数r达到0.894 8,反演结果比较理想。可以实现对玉米叶片含水量的快速准确检测,对精准农业的推广和应用提供了方法和参考依据。     

铜胁迫下玉米叶片反射光谱的红边位置变化及其与叶绿素的关系

采用5级梯度铜胁迫砂培试验,通过测定叶片反射光谱曲线和叶绿素含量,研究铜胁迫对玉米叶片反射光谱与叶绿素含量的影响。研究表明：玉米叶片反射光谱的红边位置与铜胁迫浓度显著相关(R2≥0.5755),且存在明显的“红边蓝移”现象,即叶片光谱红边位置向短波方向移动。随着铜胁迫浓度的升高或胁迫时间延长,红边蓝移程度增加。不同胁迫浓度之间,叶绿素a、叶绿素b含量及二者比值 (Chla/Chlb)均差异显著(p分别为0.002,0.007和0.001)。叶绿素a、b比值(Chla/Chlb)与培养液中铜浓度呈显著负相关(R=-0.898);Chla/Chlb与平均红边波长显著正相关(R=0.814)。这表明随着铜胁迫浓度升高,Chla/Chlb降低,叶绿素b相对于叶绿素a升高,叶片反射光谱的红边位置蓝移。铜胁迫改变了玉米叶片中Chla和Chlb含量和比值,由此导致的色素吸收光谱变化,是铜胁迫导致叶片反射光谱红边蓝移的可能的生理学成因。     

近红外光谱的玉米种子穗腐病特征提取与判别模型研究

玉米种子穗腐病是危害玉米产量的主要病害之一。利用近红外光谱开展了玉米种子穗腐病判别模型研究。246粒玉米种子由吉林省农业科学院海南育种基地提供,其中96粒玉米种子为穗腐病染病样本,其他150粒玉米种子为同种玉米正常样本。利用MATRIX-Ⅰ型傅里叶近红外光谱仪采集了样本800～2 500 nm范围的近红外光谱信息,并对样本近红外光谱数据利用多元散射校正（MSC）进行预处理。结合玉米内部有机物质的近红外光谱的敏感波段和样本近红外光谱吸收峰挑选了4个优选区间,并采用相关系数法(CA)、连续投影算法（SPA）和竞争性自适应重加权算法（CARS）三种不同原理的特征波长提取算法分别提取了4（1 362,1 760,2 143和2 311 nm）、5（1 227,1 310,1 382,1 450和1 728 nm）和10（1 232,1 233,1 257,1 279,1 313,1 688,1 703,1 705,2 302和2 323 nm）个特征波长。以提取得到的特征波长作为玉米种子穗腐病判别模型输入变量,用0-1（染病-正常）表示样本染病状况作为输出真实值建立支持向量机（SVM）模型,使用网格搜索法结合十折交叉验证法对模型参数进行优化。结果表明,CA-SVM,SPA-SVM和CARS-SVM三种判别模型中训练集和测试集建模准确率均在90%以上。该研究成果为玉米种子病害诊断装置提供了模型基础,且针对优选区间进行特征波长选择的方式也可以为建立其他种子病害判别模型提供参考。     

基于近红外光谱和仿生模式识别玉米品种快速鉴别方法

文章提出了一种采用近红外光谱快速鉴别玉米品种的新方法,并对不同品种的玉米种子建立了相应的鉴别模型。对7个玉米品种共140个样本,通过近红外光谱仪扫描获得4 000～12 000 cm-1波段范围内的光谱数据。为了消除噪声、提高数据处理效率,对原始数据进行了归一化预处理,采用固定尺寸移动窗口渐进因子法(fix-sized moving window evolving factor analysis)寻找特征波段,使用主成分分析(PCA)方法得到能反映玉米种子99.96%光谱信息的5个主成分,进而利用仿生模式识别(biomimetic pattern recognition)方法建立玉米品种的鉴别模型。对于每个品种中的20个样本,随机挑选10个样本作为训练样本,其余10个样本作为第一测试集,其他品种共120个样本作为第二测试集。在对第二测试集平均正确拒识率达到99.1%的情况下,对第一测试集中的样本取得了94.3%的平均正确识别率。该方法具有较高的鉴别准确度,可以作为一种快速无损的玉米品种鉴别方法。     

Determination of carotenoid and tocopherol content in maize flour and oil samples using near-infrared spectroscopy

Abstract

Secondary metabolites are important components in terms of nutrition and health. Carotenoids and tocopherols, two groups of the fat-soluble components, are also included in this category. There is an increasing interest in the detection of secondary metabolites with near-infrared spectroscopy. However, the number of scientific studies for the detection of these components, especially for tocopherols in corn flour or oil samples by near-infrared reflectance spectroscopy is rather limited. This study was carried out to determine the amount of carotenoids and tocopherols in flour and oil samples of 250 different maize genotypes by near-infrared reflectance spectroscopy using the partial least squares regression modeling method. Liquid chromatography mass spectrophotometry was used as a reference method in order to determine the contents of five carotenoids and four tocopherol subcomponents. The estimation models were created by using the spectral data collected from ground samples, and oil samples extracted from the same flour; along with the results of the reference analysis. The reliability of these models was tested by external validation (n?=?50). The prediction models generated by the spectra taken from corn flour yielded more successful results than the models created with the spectra taken from the oil samples. Among the models compared, the one developed with the spectra taken from flour samples for lutein was the most successful. It is seen that the estimation models generated from flour samples can be used for screening purposes, though different approaches are needed to increase the success of models.     

近红外光谱逆回归降维定量分析模型

在近红外光谱定量分析中,由近红外光谱数据的高维特点引起的复共线性,是利用化学计量方法建模经常遇到的问题,可利用一种新的逆回归方法处理这一问题.该方法首先利用自变量X和因变量Y的相关性质降维,找到真正与回归函数有关的X的线性组合,再利用新找到的低维变量估计回归函数.文中以103个玉米样品为实验材料,随机选择其中70个玉米...     

Course of uptake of weed-borne nitrogen by maize, tested with (15)n

Abstract The course of uptake of weed-borne nitrogen by maize was tested with (15)N in a pot experiment with silty loam after common growth of maize and Chenopodium album L., and mulching the weed in the 5-leaf stage of maize. Harvests 4,8 and 12 weeks after mulching show that the maize took up 35, 63 and 70% of the weed-borne nitrogen, resp., in consequence of a rapid and almost complete mineralization. The portion of weed-borne nitrogen in total N of the maize was 16% at all harvest dates. The differences in yield between weeded and unweeded maize were not significant neither at 5-leaf stage nor at corn maturity.     

原子荧光光谱法测定糯米中的痕量汞

建立了一种通过原子荧光光谱测定糯米中汞含量的检测方法.采用硝酸/双氧水体系对样品进行微波消解预处理,利用原子荧光光谱法测定糯米中的痕量汞.方法加标回收率在98.67％-103.33％之间,相对标准偏差小于4.57％.该方法简便快速、准确灵敏,适用于糯米中痕量汞的测定.