食用油儲(chǔ)存期品質(zhì)變化的太赫茲光譜無損識(shí)別

1、第 食用油儲(chǔ)存期品質(zhì)變化的太赫茲光譜無損識(shí)別-330. :/ 作為人體的三大營養(yǎng)源之一，食用油脂的品質(zhì)好壞1與人體健康有直接的關(guān)系。對(duì)于將地溝油、潲水油、工業(yè)油脂等用于食品加工生產(chǎn)從而引發(fā)的食品平安問題，已得到國家有關(guān)部門的高度重視和嚴(yán)厲打擊，但消費(fèi)者收稿日期：2023-10-30基金工程：國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金工程；“十三五國家重點(diǎn)研發(fā)方案重點(diǎn)專項(xiàng)2023023-0第一作者簡介：楊雨菲1996-ORCID:0000-0003-0725-708X，女，碩士研究生，主要從事光譜快速檢測(cè)研究。E-mail:yangyf0919163 某通信作者簡介：劉翠玲1963-ORCID:0000-00

2、02-5461-2227，女，教授，博士，主要從事智能測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)處理研究。E-mail: 食品科學(xué)平安檢測(cè)2023,Vol.42,No.12249往往忽略了食用油脂在儲(chǔ)存及使用過程中，同樣存在儲(chǔ)存期油品新鮮程度和食用性判別的詳細(xì)報(bào)道。因此利著平安隱患。在食用油儲(chǔ)存過程中，由于受到外界水用太赫茲光譜技術(shù)分析貯存期不同氧化程度表達(dá)食用油分、溫度、光照、空氣等的影響，油脂中不飽和脂肪脂品質(zhì)的變化情況很有必要。酸與氧氣發(fā)生氧化反響，產(chǎn)生一系列過氧化脂質(zhì)。過氧本研究以常用品種的食用油為原材料，依據(jù)食用油化脂質(zhì)在體內(nèi)積累，還會(huì)破壞體內(nèi)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和正常生氧化的規(guī)律和標(biāo)準(zhǔn)，采用太

3、赫茲時(shí)域光譜技術(shù)，建立食理功能2-5。油脂在儲(chǔ)藏過程中因儲(chǔ)藏條件的不同氧化程用油品質(zhì)評(píng)判的定性分析模型，以期為快速無損鑒別食度和速度也不同，評(píng)價(jià)食用油品的品質(zhì)通常采用過氧化用油氧化品質(zhì)提供參考。值：新鮮的油脂其過氧化值小于1.2mmol/kg；過氧化值在1.22.4mmol/kg之間時(shí)，感官檢驗(yàn)無異常；過氧化1材料與方法值高于4.0mmol/kg時(shí)，油脂出現(xiàn)辛辣味；過氧化值超過6.0mmol/kg較多時(shí)，人們食用后可出現(xiàn)嘔吐、腹瀉等中毒病癥6-81.1。材料實(shí)驗(yàn)樣本為不同氧化程度的玉米油、大豆油、菜籽目前，在食用油脂檢測(cè)技術(shù)方面，常見的檢測(cè)技術(shù)油共48個(gè)，由北京糧食科學(xué)研究院提供。本研究將過氧

4、有氣相色譜法、液相色譜法9-10、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法11化值小于1.2mmol/kg的油脂定義為新鮮油；過氧化值在1.22.4mmol/kg之間的油脂定義為可食用油；過氧化等，這些方法檢測(cè)精度較高，但在樣品提純、萃取等預(yù)處理技術(shù)方面十分復(fù)雜，且后期的檢測(cè)條件苛刻，檢測(cè)值大于2.4mmol/kg的油脂定義為不宜食用油，每一類油周期較長。近年來，太赫茲光譜技術(shù)因其輻射具有較長選取16個(gè)樣本作為研究對(duì)象。油品均成淺黃色透明狀液的波長和良好的穿透特性而得到了迅速的開展。同時(shí)，體，在宏觀上無明顯差異。1.2儀器與設(shè)備太赫茲時(shí)域光譜在反映分子集體振動(dòng)模式、分子間相互作用方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，可提供更多關(guān)于被

5、測(cè)物分子的TeraPulse4000太赫茲脈沖光譜儀；并且與紅外、拉曼檢測(cè)英國劍橋TeraView公司。工作時(shí)儀器參數(shù)設(shè)置如下：Terahertz光技術(shù)相比，太赫茲光譜的探測(cè)性能更加靈敏、信噪比更源：激光門控光電導(dǎo)體半導(dǎo)體發(fā)射器；激光器：超短脈沖高，可同時(shí)獲得樣本的色散和吸收信息14-15。太赫茲技術(shù)可作為拉曼和紅外的互補(bǔ)手段，不僅能獲得分子中官能光纖激光器；掃描范圍：02400ps；快速掃描：30次/s，光譜分辨率1.2cm-1；光譜測(cè)量范圍在2133cm-1團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)信息，還可以用于研究分子結(jié)構(gòu)0.064THz之間，信噪比最高到達(dá)70dB。和成分鑒別?；谝陨险撌觯狙芯窟x用太赫

6、茲技術(shù)檢光譜采集由太赫茲脈沖光譜儀配備的單晶硅衰減全反射attenuatedtotalreflection，ATR模塊完成。ATR動(dòng)態(tài)信息或鑒別分子類型12-13測(cè)食用油脂具有很高的理論可行性。Ung等16率先采用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)檢測(cè)了加熱和能夠測(cè)量固體和液體樣本，具有采樣面積小、樣品量小未加熱的花生油，觀測(cè)到花生油吸收峰位于11.6THz等優(yōu)點(diǎn)，并且樣品制備和采集方式簡單。它的工作范圍之間，加熱后的吸收更強(qiáng)，應(yīng)用太赫茲技術(shù)論證了溫度在10120cm-1左右的電磁頻譜區(qū)域內(nèi)，入射角35。變化對(duì)油品組分的影響。李利龍等17通過比擬7種植物輔助設(shè)備：JHY-H-1000L型恒溫恒濕試驗(yàn)箱，溫度油

7、、2種調(diào)和油特征吸收參數(shù)吸收峰的差異，驗(yàn)證了脂類有機(jī)大分子對(duì)太赫茲輻射具有差異性吸收，具備在太赫范圍-40150，溫度波動(dòng)度0.5，相對(duì)濕度20%98%，本實(shí)驗(yàn)設(shè)置相對(duì)濕度為55%。茲波段的識(shí)別根底，可通過太赫茲技術(shù)進(jìn)行鑒別和定性1.3分析。廉飛宇等18太赫茲光譜采集采用太赫茲時(shí)域光譜檢測(cè)系統(tǒng)，探究太赫茲光譜易受溫度影響，在不同溫度下會(huì)顯現(xiàn)出4種食用油在波段為0.21.6THz的延遲特性和折射率特不完全相同太赫茲時(shí)域譜信息，所以本研究將食用油樣性，通過化學(xué)計(jì)量學(xué)方法精準(zhǔn)鑒別出食用油的種類。聶研究了食用油的衰減全反射式太赫茲時(shí)域光譜品放置在溫度和光線恒定的室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，環(huán)境溫度為22，以盡量降低

8、溫度帶來的噪聲影響。由于水對(duì)太特性，其實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與食用油組分含量理論計(jì)算值相赫茲波存在極強(qiáng)的吸收，因此實(shí)驗(yàn)的結(jié)果很大程度受實(shí)吻合，可認(rèn)為太赫茲波段食用油的吸收峰與其脂肪酸分子種類和含量有關(guān)。以上研究成果說明：油脂類有機(jī)大驗(yàn)環(huán)境濕度的影響，所以實(shí)驗(yàn)過程中，用空氣壓縮機(jī)對(duì)TeraPulse4000光譜儀腔體進(jìn)行持續(xù)吹掃，以去除空氣中分子對(duì)太赫茲輻射具有差異性吸收，具備在太赫茲波段水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響20。美彤等19的識(shí)別根底，可通過太赫茲技術(shù)進(jìn)行油品鑒別和定性分在正式測(cè)定之前，要先確保ATR晶體上未放置任何析。雖然國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)在探索油脂品質(zhì)和問題油樣品并且干凈無污染，再通過ATR采集空氣

9、得到參考信脂的檢測(cè)方法方面取得了一定的進(jìn)展，但大多將太赫茲號(hào)，最后依次采集所有樣品的太赫茲衰減全反射光譜。技術(shù)用于食用油種類鑒別和組分研究，鮮有用該技術(shù)對(duì)為保證對(duì)各樣本有同樣的吸收度，采用移液槍逐一取樣2502023,Vol.42,No.12食品科學(xué)平安檢測(cè)取樣量統(tǒng)一為600L，采集樣本期間，為防止樣本1.4.2間的交叉污染，每采集完一份樣本，78%乙醇溶液反復(fù)擦拭與樣本有接觸的部位，確保不會(huì)有上一樣本的液體采用歐氏距離匹配euclideandistancematching，EDM法對(duì)氧化食用油樣本間的真實(shí)距離進(jìn)行識(shí)別和分殘留再進(jìn)行下一樣本的采集。析，該方法為一種聚類分析方法，同一類樣本間距離

10、最1.4小，可自動(dòng)聚為一類29。1.4.3線性判別分析法1.4.1數(shù)據(jù)分析方法光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法歐氏距離匹配法光學(xué)常數(shù)是表征物質(zhì)宏觀光學(xué)性質(zhì)的重要物理量。線性判別分析lineardiscriminantanalysis，LDA在從采集到的太赫茲光譜的時(shí)域波形中提取光學(xué)常數(shù)是一種判斷個(gè)體所屬類別的統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)待測(cè)的訓(xùn)練前，需要利用快速傅里葉變換將參考信號(hào)和樣本的時(shí)域光譜進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的頻域光譜，進(jìn)而利用頻域信號(hào)的幅值和相位實(shí)部和虛部信息計(jì)算得到所需的光學(xué)常數(shù)21。此外，在獲得信號(hào)頻域譜的過程中，為防止信號(hào)數(shù)據(jù)開頭和結(jié)尾不連續(xù)造成信號(hào)頻譜顯示的失真，必須對(duì)信號(hào)執(zhí)行一個(gè)切趾加窗的過程，減少時(shí)域信

11、號(hào)截?cái)嗨鶐淼恼`差。切趾函數(shù)的種類多樣，比方Boxcar用于高分辨率，BlackmanHarris用于高信噪比22-23，本研究選擇最常用的HappGenzel，因?yàn)樗骖櫫诵旁爰瘶颖具M(jìn)行投影，使樣本投影到一條直線上，最終相似樣本的投影點(diǎn)盡可能接近，不同樣本的投影點(diǎn)盡可能遠(yuǎn)離。分類規(guī)那么建立后判別測(cè)試集樣本，將其投影到同一條直線上，并根據(jù)投影點(diǎn)的位置確定新樣品的類別。該類判別方法屬于一種分類方法，需用于建模和預(yù)測(cè)模型性能的待測(cè)樣本所屬類別30-31。22.1結(jié)果與分析儲(chǔ)存條件對(duì)食用油氧化性的影響比和分辨率。太赫茲光譜分析中常用的光學(xué)常數(shù)是折射樣本儲(chǔ)存條件及水分含量對(duì)其過氧化值的影響率和吸光系數(shù)。折射率是光在真空中的傳播速度與光在如圖1所示，除光照實(shí)驗(yàn)樣本外制備過程均在恒溫恒濕實(shí)該介質(zhì)中的傳播速度之比，可以通過不同樣本在時(shí)域驗(yàn)箱中進(jìn)行。厚度的吸光度。折射率n和吸收系數(shù)計(jì)算如式1和2所示：cn1d14n2lndn122/mmo1/kg信號(hào)上的延遲反映出來；吸收系數(shù)定義為該樣本單位10A/h在空氣中的傳播系數(shù)；所涉及的和變量為樣本的頻域