EMD和SPA算法在光谱法检测面粉过氧化苯甲酰添加量中的应用

将经验模态分解(EMD)和连续投影算法(SPA)结合用于面粉过氧化苯甲酰(BPO)添加量的近红外光谱检测分析中。在波长898～1 725 nm范围内采集添加了BPO的面粉样本光谱,先通过EMD分解法对其进行噪声预处理,然后利用SPA算法提取光谱特征波长。EMD处理后的光谱建模精度比原始光谱建模精度大大提高,通过SPA算法从512个波长中提取了7个特征波长,基于特征波长建立的模型,与EMD处理后全波长建模结果相比,建模波长个数大幅缩减,但是模型精度与全谱建模相当,结果表明：EMD和SPA结合可有效用于面粉BPO检测的光谱去噪和特征波长提取,该结果为开发便携式面粉BPO检测仪提供了参考和依据。     

基于拉曼成像技术的面粉中抗坏血酸添加剂定量检测研究

抗坏血酸是一种常见的面粉品质改良剂,用于改善面团的流变学特性及面包的烘焙品质。本研究以面粉中含不同浓度抗坏血酸的混合样品为研究对象,通过拉曼成像技术实现面粉中抗坏血酸的检测、识别和定量分析。分别采集面粉、抗坏血酸和面粉-抗坏血酸混合样品的拉曼图像,确定感兴趣区域及光谱范围,以抗坏血酸拉曼光谱中强度较高且区别于面粉的3处拉曼峰（631,1 128和1 658 cm-1）为依据对混合样品的平均拉曼光谱进行分析,结果显示其不能有效评估面粉中抗坏血酸含量,研究探索对图像中各像素点对应的拉曼光谱进行分析以实现面粉中抗坏血酸的有效检测。以混合样品图像中各像素点拉曼光谱作为校正集、面粉平均拉曼光谱和抗坏血酸平均拉曼光谱的线性组合光谱作为验证集建立偏最小二乘模型,模型的回归系数用于将混合样品的三维拉曼图像重建为二维灰度图像,通过阈值分割实现面粉中抗坏血酸的检测和识别,根据识别结果建立定量分析模型。结果显示,偏最小二乘模型的最高和最低回归系数分别对应于抗坏血酸和面粉的最强拉曼峰,所有回归系数应用于混合样品拉曼图像将其转换为灰度图像后面粉和抗坏血酸的像素点仍难以识别,阈值分割方法将灰度图像转换为用于分类面粉像素和抗坏血酸像素的二值图像实现了面粉中抗坏血酸的有效检测。通过分析各浓度混合样品对应子样品中识别到的抗坏血酸像素点数确定本研究对面粉中抗坏血酸的最低检测浓度为0.01%（100 mg·kg-1）,混合样品中抗坏血酸浓度同图像中识别到的抗坏血酸像素点在0.01%~0.20%范围内具有良好的线性关系,决定系数为0.996 0。研究结果可为面粉中抗坏血酸添加剂的定量检测提供方法支持,为大规模快速筛查提供了技术参考。     

荧光光度法测定面粉中溴酸钾

利用在盐酸介质中,溴酸根对罗丹明B的褪色作用,建立了一种测定面粉中痕量溴酸根的荧光光度法。该荧光物质的最大激发波长和发射波长分别为560nm、591nm。在试验最佳条件下,测定的线性回归方程为ΔF=3.6916C+110.38,r=0.9977(C:10-6mg/mL)。该方法检出限为2.9×10-7mg/mL,线性范围为4×10-7—2.8×10-5mg/mL。该法具有良好的灵敏度、费用低、操作简便快捷等优点,适于快速检测面粉等食品中的痕量溴酸根离子。     

近红外漫反射光谱法检测小麦粉过氧化苯甲酰

国家已禁止向小麦粉中添加过氧化苯甲酰(BPO),快速检测小麦粉中BPO添加量对于保障食品安全非常重要.BPO在添入小麦粉中后部分会被还原成为苯甲酸,使得对其原始添加量的检测非常繁琐.本文探讨了利用近红外漫反射光谱法进行小麦粉中BPO添加当量检测的可行性.通过向无添加剂小麦粉中添加不同量的过氧化苯甲酰粉末,制备小麦粉样本...     

聚甲基丙烯酸甲酯-功能化多壁碳纳米管的制备及性能

"以羧基多壁碳纳米管、甲基丙烯酸甲酯作为原料,过氧化苯甲酰作为引发剂,采用原位聚合法制备聚甲基丙烯酸甲酯-功能化多壁碳纳米管．利用投射电子显微镜、扫描电子显微镜、核磁共振、傅立叶转换红外光谱,热重分析和拉曼光谱对合成产物进行分析表征．结果表明,聚甲基丙烯酸甲酯共价接枝到羧基碳纳米管表面,羧基碳纳米管的含量影响合成产物的表观形态．核磁共振研究表明聚甲基丙烯酸甲酯-功能化多壁碳纳米管在氘代氯仿中有一定的溶解性．"     

正常人和结直肠癌患者血清的拉曼光谱探测与区别

本文对比分析了正常人和结直肠癌患者的血清的拉曼光谱.选择拉曼峰信息和荧光背景信息作为参数进行统计分析.用主成分回归(Principal component regression,PCR)和线性辨别分析(linear discriminant analysis,LDA)对所选参数进行分析以观察这些参数对光谱的代表性,得到...     

NMR analysis of diacyl peroxide decomposition in methanol in response to temperature and microwave radiation

We have studied the decomposition of benzoyl and acetyl benzoyl peroxides in methanol-d₄ in response to temperature and microwave radiation. We have shown that chemically-induced dynamic nuclear polarization (CIDNP) can be observed even when the reactions are carried out in spectrometers with high magnetic fields. In this case, spin correlation persists in geminal radical pairs involving labile acyloxyl radicals. Regardless of the method used to initiate peroxide decomposition, the same amount of products are formed. Homolysis occurs according to a chain mechanism. The contribution of induced decomposition decreases over the course of the reaction. Dissolved oxygen molecules efficiently terminate the chain, decreasing the rate of peroxide decomposition. In the case of acetyl benzoyl peroxide, the product yield depends on the initiation mechanism: for microwave irradiation, the solvent molecules are more active while dissolved oxygen is less active than in thermolysis.     

基于太赫兹时域光谱的食用油过氧化值定量分析研究

针对目前太赫兹光谱技术在食用油品质检测方面存在定性多、定量难的问题,提出一种基于衰减全反射（ATR）式太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术的食用油过氧化值定量分析方法。首先采集不同种类、不同氧化程度食用油样本的太赫兹时域光谱图,筛选有效信号波段并提取得到光学常数,经预处理算法校正后的光学常数,结合多种化学计量学方法建立定量分析模型,实现快速、无损预测食用油的过氧化值。70个实验样本包括大豆油、菜籽油和玉米,过氧化值覆盖范围0.41~10.23 mmol·kg-1,且样本的过氧化值均匀分布。采用TeraView公司生产配有ATR检测模块的TeraPulse 4000太赫兹脉冲光谱系统采集样本THz-TDS信号,根据THz-TDS谱图信号特征筛选有效波段10~86.78 cm-1用于建模分析。通过快速傅里叶变换得到频域信号并从中提取光学常数：折射率和吸收系数,采用Savitzky-Golay7点卷积平滑分别对折射率和吸收系数进行预处理,去除干扰信号。运用SPXY算法按照3∶1比例划分校正集和预测集样本,结合主成分回归法、偏最小二乘法两种化学计量学分析方法,分别建立基于折射率和基于吸收系数的过氧化值分析模型。对模型评价指标均方根误差和相关系数进行分析,基于折射率的过氧化值分析模型采用偏最小二乘算法建模预测精度最理想,选取最优主成分数为6时,其校正集均方根误差RMSEC为0.168%、决定系数R2为0.981,预测集均方根误差RMSEP为0.231%、决定系数r2为0.977;基于吸收系数的过氧化值分析模型则采用主成分回归算法建模预测模型稳健度最好,选取最优主成分数为10时,其校正均方根误差RMSEC为0.192%、校正集决定系数R2为0.979,预测均方根误差RMSEP为0.262%、预测集决定系数r2为0.97。该研究结果的得出,验证了THz-TDS技术用于食用油过氧化值定量分析的可行性,为食用油的品质评价找到一种高精度、性能稳定、快速无损的检测方法。     

Quantification of purine basis in their mixtures at femto‐molar concentration levels using FT‐SERS

Surface‐enhanced Raman scattering spectroscopy represents one of the unique techniques for studying nanoscale objects, and its distinctive properties can be used in the process of further analysis. The careful evaluation of the particular influence of selected key‐role experimental parameters (e.g. pH value of measured sample mixture, size and distribution of used nanoparticles) and the influence of reduction agent used in the process of formation of desired nanoparticle objects presents an important task in the further study of surface‐enhanced Raman scattering effect. A broad study of these experimental parameters was performed in this paper. The main aim of the presented work was to a demonstrate an application potential of selected experimental conditions in the determination of three purine bases: adenine, xanthine, and hypoxanthine. The resulting limits of detection are at femtomolar concentration levels for all three studied compounds. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Applications of Raman spectroscopy in detection of water quality

Water pollution is hazardous to the health of humans and other organisms, and detection of pollutants in aquatic environments is of primary importance for water quality monitoring. Raman spectroscopy offers an effective tool for qualitative analysis and quantitative detection of contaminants in a water environment. This article focuses on applications of Raman spectroscopy for detection of water quality. In this article, various Raman spectroscopy techniques employed for water quality detection are presented based on the types of pollutants: organics, inorganics, and biological contaminants. Additionally, the relevant detection parameters are reviewed, such as detection materials, limit of detection, detection range, peak positions, and selectivity. Furthermore, the advantages and limitations of various Raman spectroscopy techniques are summarized. Finally, the future development of Raman spectroscopy for detection of water quality is discussed.     

Polymerization of 2‐(hydroxyethyl)methacrylate by two different initiator/accelerator systems: a Raman spectroscopic monitoring

The control of monomer polymerization is important when preparing biocompatible devices. The compound 2‐(hydroxyethyl)methacrylate can be polymerized by redox systems using benzoyl peroxide (BPO) (as accelerator) and a substituted amine (as initiator). However, this system is associated with a highly exothermic polymerization, and end‐products with inflammatory properties are produced. We have used ascorbic acid (AA) to induce BPO fragmentation and have compared the kinetics of the reaction, by Raman microscopy, with that obtained with a substituted amine. The breaking of the C bond (Raman stretching vibration at 1641 cm⁻¹) could be monitored in both cases and reflected the incorporation of new monomer molecules into the chain. The AA‐induced polymerization was slower than with the substituted amine and was accompanied by the appearance of a new band at 1603 cm⁻¹, assigned to the stretching vibrations of  COOH species incorporated into the chains. Raman microscopy appears to be a powerful tool in the study of polymeric biomaterial preparation. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

菠菜品质安全参数的拉曼点扫描快速检测方法

针对蔬菜品质安全无损伤检测的实际市场需求,结合叶菜表面农药残留等品质安全参数的不均一性,以实验室自行搭建的拉曼光谱硬件系统为基础,开发了叶菜气吸平整装置,编写了基于LabVIEW开发平台的GUI应用程序。该系统通过设定扫描步长等参数,实现了整个菠菜样品的拉曼光谱自动点扫描检测,包括对所有扫描点的拉曼信号进行自动采集、显示和存储。检测过程中,系统软件实时监控相机、二维平移台的运行状态。同时,针对菠菜原始光谱特性编写了基于有效峰线性拟合基线校准方法的拉曼光谱荧光剔除程序,实现了对样品所有扫描点数据的自动基线校准及叠加平均处理。菠菜样品的点扫描实验结果显示,一次扫描不仅可以获得菠菜样品每一扫描点的叶绿素含量及毒死蜱农药残留等品质安全参数的分布情况,而且还可以获得整个样品各参数的平均信息。该点扫描拉曼系统有效提高了不均匀样品的品质安全参数的检测精度。     

激光拉曼光谱分析中药复方制剂中青蒿素含量的研究

从中药材黄花蒿中提取的青蒿素,是一种含有过氧基团的倍半萜内酯药物,目前已成为世界卫生组织推荐的抗疟疾药物。含有青蒿素的复方制剂具有抗疟、抑菌和调节免疫功能等作用,然而含青蒿素的复方制剂没有可量化的统一质量标准,因此难以控制和评价这些复方制剂的质量。目前对于青蒿素复方制剂的研究主要集中在定性分析其有效成分上,但具体如何定量分析其中青蒿素含量的研究工作却并不多,迫切需要一种简便、快速、无损的方法监控青蒿素的生产和使用。激光拉曼光谱是一种分子联合的光散射现象,能够提供样品分子的成分及结构,对研究青蒿素具有重要的意义。首先对青蒿素标准样品进行激光拉曼光谱定性分析测试,获得青蒿素标准品的拉曼特征图谱,这些标准图谱为以后分析中药复方制剂中的青蒿素奠定了基础。通过拉曼测试分析得到位于724 cm-1处的拉曼峰是与青蒿素中过氧基团直接相关的特性声子振动模式,可用于检测过氧桥键的存在,也是决定其抗疟活性的关键;而位于1 736 cm-1处的拉曼峰强度大、周围无其他振动峰干扰,是与青蒿素中内酯基团相关的特性声子振动模式,也可用来检测分析青蒿素。因此,拟采用青蒿素分子中位于724 cm-1处和1 736 cm-1两处的拉曼特征峰进行定性定量分析。然后,在实验室制备了一系列具有不同青蒿素质量百分数的青蒿素/面粉混合样品,确定出混合样品中青蒿素724 cm-1处和1 736 cm-1处拉曼光谱参数。并以峰面积比值A₇₂₄/A_{1 736}的平均值作为横坐标,青蒿素质量百分数作为纵坐标,拟合青蒿素质量百分数与峰面积比的函数关系,得到二次函数关系式为y=0.907 22x2+0.465 93x(0<x<0.9),相关系数r为0.992 65。最后,将该关系式用于中药复方制剂青蒿素哌喹片中青蒿素的含量检测分析,按照此方法计算得到的青蒿素含量值与真实值（14.29%）比较,相对误差较小（<10%）,可以初步建立起青蒿素含量的拉曼光谱测试方法。本文提出应用激光拉曼光谱技术,以期实现原位、无损和快速检测。在青蒿素标准样品实验研究基础上,确定青蒿素拉曼光谱参数和实验条件,建立起复方制剂中青蒿素含量的实验分析方法,为青蒿素的研究和应用开创新的局面。     

基于拉曼光谱高斯分峰拟合的硫化锑含量检测方法

针对硫化锑含量采用化学分析方法检测存在操作复杂、检测时间长的问题,提出了一种基于拉曼光谱高斯分峰拟合的硫化锑含量快速检测方法。采用拉曼光谱系统测定锑矿样品的拉曼谱图,对原始拉曼谱图进行平滑去噪、背景扣除、谱段选择及归一化等预处理。基于高斯曲线的高斯峰、峰面积、半高宽和峰位置等信息,建立单个高斯峰的数学模型,提出高斯分峰拟合算法对光谱进行拟合,采用状态转移算法对高斯峰模型进行优化求解,得到表征光谱信息的特征参量,结合偏最小二乘回归方法,确定特征参量和硫化锑含量之间的关系,从而建立模型,实现对硫化锑含量的预测。实验中通过训练样本建立校正模型,对测试样本进行预测,同时从训练样本中随机挑选出检验样本,利用已建立的模型,对其硫化锑含量进行预测,以检验模型的正确性和外推性。实验结果表明：与预处理后全光谱建模相比,采用高斯分峰拟合后建立的预测模型的预测效果更好,证明了模型的正确性和良好外推性。因此,拉曼光谱结合高斯分峰拟合算法应用于锑矿中硫化锑含量的检测是可行的,且测量过程更简单,适用于矿物成分的快速分析。     

漫透射近红外光谱的便携式面粉品质安全检测仪的设计

基于近红外漫透射光谱分析技术,设计了便携式面粉品质安全检测仪,该检测仪主要包括光谱采集模块、光源控制模块、处理与显示模块以及电源模块.其中漫透射检测附件不仅可以实现光谱补偿功能,还可以有效避免外界杂散光的干扰,设计了控制光源开关的电路,通过实验确定样品的最佳厚度.选用树莓派4B作为核心处理器,选用可充电锂电池供电,仪器...     

基于激光拉曼光谱的钻井液中含烃浓度定量识别研究

钻井液中的烃能够显示出地层的含油气情况，地层含油气浓度的检测对识别真假油气显示，特别是准确解释和评价油气层具有重要意义。基于激光拉曼光谱技术具有连续、快速、直接检测样品的独特优势，开展了激光拉曼光谱技术应用于钻井液中含烃浓度定量识别的研究。实验室条件下搭建的激光拉曼在线检测系统对C₇~C₁₄正构烷烃及苯进行了检测与振动模式指认，在水基钻井液中优选正辛烷作为标志烃，基于最小二乘法建立了水基钻井液中正辛烷不同特征峰数学模型，在1 298 cm-1频移处振动强度与正辛烷含量具有良好的线性关系；在柴油基钻井液中优选苯作为标志烃，基于最小二乘法建立了油基钻井液中苯的不同特征峰数学模型，在986 m-1频移处振动强度与添加苯含量具有良好线性关系。实验结果表明:激光拉曼光谱技术可用于钻井液中含烃浓度的检测，为反演地层含油气浓度，提高油气层判识精度提供了一种新的途径。     

基于铜网置换反应的微纳结构SERS基底制备和应用

电力能源发展与国家经济发展关系密切,因此电网稳定、安全地运行是人民稳定生活的保障。而与稳定可靠的电网的运行有关的是变压器的绝缘水平,因此始终注意电气设备的状况和运行非常重要。而仅由纸绝缘产生的糠醛是目前用于评估电力变压器老化状况最常用的指标之一,所以准确测量变压器油中糠醛含量具有重大意义。拉曼光谱法可以实现对待测物的快速、无损检测,但受限于拉曼散射信号弱,对油中老化特征物这种微量物质检测难度大。表面增强拉曼光谱可以解决痕量物质检测的灵敏性问题,使溶解在变压器油中的老化特征物得到快速、无损地检测。故将SERS应用到变压器油中糠醛的检测对于变压器运行状况的评估具有重要的意义。围绕着变压器油中糠醛作为痕量物质检测灵敏度低的问题,基于置换反应在TEM铜网上制备了微纳米结构的SERS基底,以检测变压器油中的糠醛,为高效,准确地检测变压器油的老化水平提供一种快速、有效的新技术。选择了特定的实验材料,在控制特定的实验条件下基于置换反应制备出微纳结构SERS基底,经过电镜扫描对其表面形貌进行表征;在不同位置进行拉曼检测得到特征拉曼峰峰强的变异系数仅为3.55％,表明该基底的“热点”分布均匀和检测可重复性高;定性分析了一定浓度梯度的变压器油中糠醛和背景噪声的拉曼光谱。选择了1 702 cm-1的拉曼峰作为油中糠醛的特征拉曼峰。定量分析中,建立内标峰和1 702 cm-1处峰强比与变压器油中糠醛浓度的线性函数,得到良好的线性关系。使用3δ准则计算变压器油中糠醛在微纳结构SERS基底上的检测下限约为0.51 mg·L-1。研究说明基于铜网置换反应的微纳结构SERS基底对于变压器油中糠醛具有更灵敏的检测。这对于诊断电力变压器绝缘状况和维护电网稳定非常重要。     

基于表面增强拉曼光谱的毒品鉴别方法

毒品的快速检测在抑制毒品的传播,打击毒品犯罪方面有着举足轻重的作用.表面增强拉曼光谱(SERS)技术具有指纹识别、检测速度快、样品用量少、无损伤等众多优点而受到了关注,其特点特别适合于公安机关现场快速检测执法.本文利用金纳米粒子溶胶作为增强试剂对拉曼光谱进行增强,制作1μg·mL-1的苯丙胺、氯胺酮、芬太尼、海洛因、可...     

Structure and Properties of In-Situ Reactive Compatibilized Polypropylene/Poly (Butyl Methacrylate-Co-Hydroxyethyl Methacrylate) Blend Fibers

In this study, in-situ compatibilized polymer blends of polypropylene (PP) and poly (butyl methacrylate-co-hydroxyethyl methacrylate) P(BMA-co-HEMA) were prepared in a corotating twin screw extruder through the reactive extrusion of mixtures of PP, P(BMA-co-HEMA), butyl methacrylate, and benzoyl peroxide. In the process of reactive extrusion, butyl methacrylate and benzoyl peroxide were used as the monomer and the initiator, respectively. Thereafter the polymer blend was made into fibers via melt spinning. The miscibility of PP and P(BMA-co-HEMA) in the blend fibers was investigated using field emission scanning electron microscopy. The absorption percentage of the blend fibers for organic liquids and their remaining ratios after the absorption tests were also determined and used to prove the generation of the third phase. The changes in the fiber morphology during organic liquid absorption were observed using polarized light microscopy. In addition, the effect of the miscibility on the crystal structure and melting characteristic of the blend fibers were analyzed using wide-angle X-ray diffractometry and differential scanning calorimetry. Finally, the thermal stability of the blend fibers that was associated with the miscibility of PP and P(BMA-co-HEMA) in the blend fibers were characterized by using thermogravimetry and dynamic thermomechanical analysis.     

拉曼镊子分析红酵母合成类胡萝卜素

利用拉曼镊子对红酵母合成类胡萝卜素进行分析,考查氮源和碳源对类胡萝卜素产量的影响.取发酵终点细胞,一部分用于紫外光谱法测定,另一部分用拉曼镊子检测.原始光谱经过背景扣除、基线校正等方法预处理,定性分析不同培养基培养细胞的平均光谱,类胡萝卜素的拉曼信号强度有明显不同;紫外检测结果和拉曼峰高数据有良好的相关性,拟合参数的相关系数分别达到0.907 8和0.9121;定量分析1508cm1峰高表明适宜红酵母细胞生长和类胡萝卜素合成的氮源和碳源分别是酵母粉+胰蛋百胨、葡萄糖.以上结果说明,拉曼镊子能提供红酵母胞内类胡萝卜索的含量信息,是实时检测红酵母细胞类胡萝卜素合成和优化发酵培养基的有效工具.