基于荧光光谱和径向基函数神经网络的合成食品色素测定和鉴别

以合成食品色素胭脂红、苋菜红溶液为例,提出了应用荧光光谱结合径向基函数神经网络对合成食品色素溶液进行浓度测定和种类鉴别的方法。应用SP-2558多功能光谱测量系统,测得胭脂红和苋菜红溶液分别在波长为300和400 nm的光激发下产生的荧光光谱。对每个胭脂红溶液样本选取15个发射波长值所对应的荧光强度作为网络特征参数,训练、建立用于浓度预测的径向基函数神经网络。据此,对3种胭脂红溶液样本的浓度进行预测,预测结果相对误差分别为1.42%,1.44%和3.93%。另外,以胭脂红和苋菜红溶液荧光波长值所对应的荧光强度作为特征参数,训练、建立了用于种类鉴别的径向基函数神经网络,进行合成食品色素溶液种类识别,准确率达100%。这些结果表明,该方法方便、快捷、准确度较高,可应用于合成食品色素检测及食品安全监管。     

基于径向基函数神经网络的荧光光谱技术在菌种识别中的应用

对嗜酸乳杆菌、变异链球菌和保加利亚乳杆菌这三种菌的荧光光谱进行研究,发现在紫外光的激励下,益生菌溶液发出荧光.在最佳激发波长290　nm的激励下,荧光峰值在300—650　nm范围内.采用小波变换对测得的150组光谱数据进行压缩,压缩后每组数据由原来的1341个点减少为168个点,既保留了原图谱的特征,又提高了神经网络的处理速度.径向基函数神经网络方法对压缩后的数据进行研究,对每种菌的40组实验数据进行训练,在此基础上对30组未知数据进行识别.结果表明经过训练之后,径向基函数神经网络能够准确预测未知菌种. 关键词： 荧光光谱 径向基函数神经网络 数据压缩     

基于径向基函数神经网络的荧光光谱技术在菌种识别中的应用

对嗜酸乳杆菌、变异链球菌和保加利亚乳杆菌这三种菌的荧光光谱进行研究,发现在紫外光的激励下,益生菌溶液发出荧光.在最佳激发波长290　nm的激励下,荧光峰值在300—650　nm范围内.采用小波变换对测得的150组光谱数据进行压缩,压缩后每组数据由原来的1341个点减少为168个点,既保留了原图谱的特征,又提高了神经网络的处理速度.径向基函数神经网络方法对压缩后的数据进行研究,对每种菌的40组实验数据进行训练,在此基础上对30组未知数据进行识别.结果表明经过训练之后,径向基函数神经网络能够准确预测未知菌种.     

应用荧光相关光谱测定L-色氨酸的浓度

应用FLS920P型荧光光谱仪对L-色氨酸溶液进行三维荧光光谱检测,从中发现：L-色氨酸的特征荧光峰位于270/350 nm。设定发射波长为350 nm,测量激发谱。由测量结果发现在250~260 nm区间,谱线斜率较大、线性度好。因此选取250,255和260 nm三个激发波长,在每个激发波长下分别测量相应的荧光发射谱。基于三条不同的荧光发射谱,构建以激发波长为外扰变量的自相关光谱;而以浓度为外扰变量的自相关光谱,是以超纯水在不同激发波长的平均谱作为参考光谱,通过参考光谱与样本平均谱的相关计算得到。在此基础上,将相关光谱数据分别与偏最小二乘回归(PLSR)和径向基神经网络(RBFNN)相结合,建立溶液中L-色氨酸含量的预测模型,研究结果表明：采用浓度为外扰变量构造的荧光相关光谱信噪比较高,建模的预测效果要好;而在外扰变量相同时,基于径向基神经网络建立的预测模型比基于偏最小二乘回归建立的预测模型对溶液中L-色氨酸浓度的预测结果更为准确。其中,以浓度为外扰变量时的径向基神经网络预测模型准确度最高,该模型的预测相关系数为99.91%,预测均方根误差为0.033 μg·mL-1。研究结果表明,使用该方法能够对溶液中的物质含量进行准确测定,可为食品安全监管提供帮助。     

基于三维荧光与GA-RBF神经网络对茶叶中氯菊酯农药残留的检测

采用FS920稳态荧光光谱仪对绿茶和铁观音这两种不同品种茶叶的氯菊酯溶液的荧光光谱特性进行了分析,发现这两种茶叶的荧光峰均位于λ_(ex)/λ_(em)=(390~410)/675 nm,氯菊酯的荧光峰λ_(ex)/λ_(em)=300/330nm。为了准确测定这两种茶叶中氯菊酯农药残留的含量,采用遗传算法优化的径向基函数神经网络对其进行了分析,当训练到74次时,均方差精度达到10~(-3),绿茶、铁观音的氯菊酯溶液预测样本的平均回收率分别为99.35%和98.89%,平均相对标准偏差分别为1.25%和1.21%。与建立的径向基函数神经网络模型进行了对比,结果表明三维荧光分析技术与遗传算法优化的径向基函数神经网络相结合能够较好地检测出茶叶中氯菊酯农药残留的含量,检测灵敏度大大提高,检出限范围广,可达0.004 8~24 mg/kg,远低于欧盟规定的茶叶中氯菊酯最高残留限量0.1 mg/kg,为检测农药残留提供了一种快速简便的新方法。     

荧光光谱法和ABC-RBF神经网络在多环芳烃浓度检测中的应用

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon,PAHs)具有强致癌性,极大威胁着人类身体健康。因此,寻找一种高效、精确的多环芳烃浓度检测方法十分必要。采用FS920荧光光谱仪分析了苯并(k)荧蒽(BkF)、苯并(b)荧蒽(BbF)、苯并(a)芘(BaP)混合溶液的荧光光谱特性。发现在激发波长260~400 nm、发射波长300~500 nm范围内,混合溶液的荧光光谱重叠严重。当混合物浓度配比不同时,荧光特性也存在很大差异。针对光谱图不能直接反映混合物各组分浓度的特点,将人工蜂群(ABC)算法优化的径向基函数(RBF)神经网络应用于浓度检测中,对比分析普通RBF和ABC-RBF神经网络模型。结果表明,ABC-RBF神经网络模型预测误差相对较小,训练到95次时,均方差精度达到10~(-3)。BkF、BbF和BaP的回收率平均值分别为99.20%、99.12%和99.23%,证明此网络适用于检测多环芳烃溶液,为检测多环芳烃浓度提供了一种快速、有效的新方法。     

三聚氰胺溶液的荧光光谱实验研究

对三聚氰胺溶液和含三聚氰胺的奶粉溶液在紫外光激励下产生的荧光光谱进行了实验研究.讨论了其产生机理和谱线特性,并对奶粉溶液和含三聚氰胺奶粉溶液的荧光光谱进行了纵坐标比值变换分析.结果表明,三聚氰胺溶液在波长为240 nm左右的紫外光激励下能产生较强的荧光,荧光峰分别位于350 nm和370 nm附近;在同一波长紫外光激励下,含三聚氰胺奶粉溶液与奶粉溶液的荧光光谱相比,荧光主峰位置由328 nm变为350 nm,其他荧光峰的位置基本保持不变,荧光相对强度在370 nm处最大.     

基于径向基神经网络和BP神经网络对日落黄荧光光谱的分析

对食用合成色素日落黄的荧光光谱进行研究,发现在最佳激发波长370nm紫外光的激励下,荧光峰值波位于576nm;经分析认为,日落黄溶液之所以能产生荧光是因为分子中偶氮键将一个苯环和一个萘环连接在一起,形成大共轭结构,并且取代基与—SO3Na与—OH处于萘环的对位,大大增强了日落黄分子的共轭程度,使其具有强的吸光功能,发出强荧光。另外,结合径向基神经网络和BP神经网络对未知样本进行浓度预测,结果精确,平均相对误差分别为3.51%和5.45%,RSD分别为1.83%和2.95%。该方法有望成为对食用合成色素进行高效检测的有效方法。     

应用导数荧光光谱和概率神经网络鉴别合成色素

实验测量了食品色素胭脂红、苋菜红、诱惑红和工业色素苏丹红Ⅳ溶液分别在波长为300,400,440和380 nm的光激发下产生的荧光光谱.对这4种红色素的各8个溶液样本选取60个发射波长值所对应的荧光强度作为网络特征参数,训练、建立概率神经网络.据此,对32个色素溶液样本进行种类识别.为解决原始荧光光谱重叠造成识别准确率不高的问题,应用导数荧光光谱,将二阶导数光谱数据作为网络特征参数,建立网络,进行识别,识别准确率达100%.由此,提出了应用二阶导数荧光光谱结合概率神经网络对合成色素方便、快捷、准确地进行种     

三维荧光光谱结合HGA-RBF神经网络在多环芳烃浓度检测中的应用（英文）

采用FS920荧光光谱仪分析了苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[b]荧蒽(BbF)和两者混合物的荧光特性.结果表明BkF的两个荧光峰分别位于306nm/405nm和306nm/430nm,BbF的两个荧光峰分别位于306nm/410nm和306nm/435nm.BkF和BbF不同浓度配比及其相互间的荧光干扰,使得混合物荧光特性差异较大,荧光强度和浓度间关系变得复杂.为准确测定混合物中BkF和BbF的浓度,采用递阶算法优化的径向基神经网络对其进行检测,结果表明BkF和BbF的平均回收率分别为98.45%和97.71%.该方法能够实现多环芳烃类污染物共存成分的识别和浓度预测.     

A Highly Sensitive Aptamer-Nanogold Catalytic Resonance Scattering Spectral Assay for Melamine

The aptamer (ssDNA) was used to label nanogold (NG) particle to fabricate an aptamer–nanogold (NGssDNA) probe for melamine. The probe was stabile in pH 6.6 Na₂HPO₄–NaH₂PO₄ buffer solutions and in the presence of high concentration of electrolyte. Upon addition of melamine, it interacted with the probe to form big NGssDNA-melamine aggregations that led to the resonance Rayleigh scattering (RRS) intensity at 566 nm increased greatly. The increased RRS intensity (ΔI) is linear to melamine concentration in the range of 1.89–81.98 μg/L, with a detection limit of 0.98 μg/L melamine. The unreacted probe in the aptamer reaction solution exhibited strong catalytic effect on the slow Cu₂O particle reaction between glucose and Fehling reagent, but the catalytic activity of NG aggregations is very weak. When melamine concentration increased, the unreacted probe decreased, the RRS peak intensity at 614 nm decreased. The decreased RS intensity is linear to melamine concentration in the range of 0.63–47.30 ng/L melamine, with a detection limit of 0.38 ng/L. The aptamer-modified nanogold catalytic RRS assay was applied to determination of melamine in milk, with high sensitivity and selectivity, simplicity and rapidity.     

基于碳量子点荧光恢复的三聚氰胺测定方法

在碳量子点溶液中加入汞离子,量子点的荧光被猝灭,加入三聚氰胺后荧光恢复。据此,建立了基于碳量子点荧光恢复测定三聚氰胺的新方法并应用于实际样品的分析。研究结果表明,在汞离子和碳量子点浓度之比为15∶10000且碳量子点浓度为4.0 g/L、pH值为7.5的实验条件下,方法的线性范围为3.0~60.0mg/L,检出限(3σ/k)为2.2 mg/L。方法应用于实际样品测定时,其回收率为95%~103%。     

乙醇溶液的荧光光谱研究

分别从理论和实验上对乙醇水溶液在可见波段产生的荧光光谱及其特性进行了分析研究结果表明,在波长为253.7nm的紫外光激励下,乙醇溶液可以产生两个较强的荧光峰,即278～493nm和534～665nm荧光峰随乙醇溶液浓度的变化而变化,但在溶液的高浓度区和低浓度区,荧光的变化规律不同经理论分析认为,乙醇在253.7nm的激励下发出的荧光是由乙醇分子中C-OH基团的孤对电子产生的研究乙醇溶液的荧光光谱及其特性可为其作为有机溶剂对有机高分子的荧光光谱进行研究提供参考.     

三聚氰胺-铜(Ⅱ)配合物抑制AT-双链铜纳米颗粒合成荧光检测三聚氰胺

基于三聚氰胺与铜离子配位反应并抑制A T-双链铜纳米颗粒合成,构建了一种新型的"turn-off"策略检测三聚氰胺.当三聚氰胺存在时,与铜离子发生配位反应,使得后期合成铜纳米颗粒的铜离子浓度不够,导致铜纳米颗粒荧光减弱.在最优化实验条件下,对三聚氰胺检测的线性范围为1~150μmol·L-1,检出限达0.5μmol·L-1.此外,该方法还可以检测牛奶样品中的三聚氰胺,回收率良好.     

阿维菌素原药及制剂溶液的荧光光谱特征研究

针对农业生产中阿维菌素过度使用造成的农作物农药残留超标问题,利用JASCO FP8300荧光分光光度计对阿维菌素农药溶液进行荧光光谱检测,分析阿维菌素原药溶液及制剂溶液的荧光光谱特征,为实现阿维菌素的快速检测提供数据参考。实验首先通过分析原药溶液和两种来自不同生产厂家的制剂溶液的三维荧光光谱,对比荧光特征峰的位置异同,判断阿维菌素荧光特征峰的区域为Ex=250～290 nm, Em=280～320 nm,最佳激发波长为270 nm。接着,选定Ex=270 nm作为最佳激发波长对原药溶液及制剂溶液进行二维荧光光谱检测,得到相应的二维荧光光谱数据。根据光谱数据,分析阿维菌素荧光特征峰处荧光强度值随着溶液浓度变化的规律,将相关数据拟合,得出关于阿维菌素荧光特征峰值与对应溶液浓度值的预测模型。由数据分析结果得知,阿维菌素原药溶液在10～35 mg·L^-1浓度范围内预测模型的R²为0.999,预测结果的均方根误差RMSE为0.359 mg·L^-1;两种不同厂家生产的阿维菌素制剂溶液在10～35 mg·L^-1浓...     

SDS增溶DCM水溶液的荧光特性研究

研究了十二烷基硫酸钠(SDS) 增溶DCM水溶液的荧光光谱特性。随着SDS浓度的增加, DCM在水中的溶解度大大增加,荧光强度增强;当SDS浓度从0.025 mol·L-1增加到0.5 mol·L-1时,荧光峰值相对强度增强95倍。用532 nm激光激发SDS增溶DCM水溶液获得648 nm的强染料激光输出, 其波长相对于由DCM乙醇溶液获得的635 nm染料激光红移13 nm。利用该溶液荧光对苯的受激拉曼散射(SRS)Stokes波长选择增强。作为对比,用DCM乙醇溶液的荧光对苯受激拉曼散射进行选择增强,结果显示出二者对苯的二、三、四阶Stokes波均可产生放大,但前者最大放大波长位于第三阶Stokes线(632 nm)处,放大因子8.5,后者最大放大波长位于第二阶Stokes线(595 nm)处,放大因子为2.5。另外分析讨论了SDS增溶DCM水溶液和荧光增强的机制及其应用前景。     

乙醚溶液荧光光谱特性及其机理研究

研究了低浓度乙醚水溶液在紫外光激励下的荧光光谱,以及其荧光特性随激发光波长和乙醚溶液浓度改变的变化规律,并对其产生机理和谱线特性进行了分析和探讨。结果显示,乙醚溶液在306 nm附近出现明显的荧光峰,其最佳激励波长为245 nm,且在292 nm处还有次峰出现。激发光波长改变时,相应的荧光峰值位置基本不变,且荧光峰的强度随激发光波长的变化呈高斯分布。荧光次峰和主峰的强度产生竞争。随浓度增加,306 nm处的荧光强度线性增强,当增至7%后,发生浓度猝灭,强度线性减弱。研究结果将为检测有毒、麻醉物质——乙醚的浓度及纯度等提供参考。     

叶绿素A较高激发态的发光

采用激发样品表层和样品中心两种激发方式,在300K和77K温度下研究叶绿素A(Chla)的较高激发行为,观测到峰值位于493、520和580nm三条新的荧光发射带.分别测量它们的荧光激发光谱,证明这三条新的荧光带属于Chla的第二激发单线态向基态的不同振动能级的辐射跃迁发光.最后提出电子跃迁模型,同时进行了讨论.     

SDS胶束溶液在石油类污染物荧光光谱测量中的应用

提出了一种以十二烷基硫酸钠(SDS)胶束溶液为溶剂增溶、增敏、增稳石油类物质的新方法。研究了石油类物质的荧光强度随SDS胶束溶液浓度的变化规律,确定了其溶剂SDS胶束溶液的最佳浓度为0.1 mol·L-1。使用FLS920荧光光谱仪测量得到不同稀释浓度的汽油、柴油、煤油SDS胶束溶液的三维荧光光谱矩阵(EEMs),分析了瑞利(Rayleigh)散射、拉曼(Raman)散射以及仪器光谱特性对测量光谱的影响,经过光谱校正,建立了三种油的SDS胶束溶液在激发波长为250～400 nm、发射波长为260～500 nm范围内的三维荧光光谱图,并确定了在一定浓度范围内荧光强度与浓度具有良好的线性关系。在相同条件下,用同样的方法配制各种浓度汽油、柴油、煤油水溶液作对比,验证了SDS胶束溶液作为石油类物质的溶剂可以使水中石油类物质的溶解度增加、荧光强度增大、稳定性更好,实现了石油类物质可以不依赖于某些有毒溶剂萃取,又解决了其水中溶解度低不宜定量的问题。