光谱课程设计荧光光谱分析在果汁饮品检测中的应用

成绩评定表学生姓名班级学号专业课程设计题目荧光光谱分析在果汁饮品检测中的应用评语组长签字：成绩日期20年月日课程设计任务书学院专业学生姓名班级学号课程设计题目荧光光谱分析在果汁饮品检测中的应用实践教学要求与任务:1.了解近荧光光谱的应用现状2.掌握荧光光谱技术的优点3.掌握荧光光谱定性、定量分析的原理4.设计近荧光光谱实验检测果汁饮品工作计划与进度安排:17周查资料、调研，掌握荧光光谱的应用现状和优点18周熟练掌握荧光光谱定性、定量分析的原理，将其应用到实际生活中，设计荧光光谱实验，完成设计指导教师：201年月日专业负责人：201年月日学院教学副院长：201年月日摘要果汁饮品是一类备受消费者喜爱的液态食品，目前，由于相关检测方法的滞后，果汁掺伪和食品添加剂问题时有发生，对消费者的利益与健康造成威胁。市售果汁饮品质量参差不齐，消费者又很难通过简单的感官判断加以鉴别，而现行分析方法无法实现对果汁饮品的有效动态监管，因此需要一种快捷、可靠的果汁掺伪鉴别技术，有利于监督与规范果汁饮品市场秩序。荧光光谱分析法是一种简便和有效地对目标物质进行定性和定量分析的方法。本文利用荧光光谱分析法检测橙汁，探索其在果汁饮品的快速掺伪鉴别与添加剂检测中的实际应用。荧光光谱分析作为一种较为理想的无损检测技术，在实际生产中有着较为良好的应用前景，研究结果有利于扩展荧光光谱技术在实时在线分析中的实际应用范围。关键词：荧光光谱分析法；果汁饮品；实际应用目录摘要................................................................................................................................31.引言.........................................................................................................................12.荧光光谱分析技术.................................................................................................12.1荧光介绍..........................................................................................................12.2荧光光谱的特征..............................................................................................12.3荧光光谱分析技术进展..................................................................................22.4荧光分析法特点..............................................................................................23.橙汁的荧光光谱特性分析.....................................................................................33.1实验材料与设备..............................................................................................33.2橙汁的三维荧光光谱测定..............................................................................43.3橙汁荧光光谱中内滤效应的研究..................................................................54.基于荧光光谱的橙汁掺伪检测方法.....................................................................84.1光谱模式识别技术..........................................................................................84.2果汁饮品类型的鉴别预期..............................................................................95.主要结论与展望...................................................................................................105.1主要结论........................................................................................................105.2展望................................................................................................................116.参考文献...............................................................................................................1211.引言果汁饮品是一类备受消费者喜爱的液态食品，市售果汁饮品按照果汁含量大致可分为100%果汁与果汁饮料两大类，两类饮品无论在制造成本还是营养品质上均存在明显差异。然而，目前，由于相关检测方法的滞后，果汁与果汁饮料掺伪现象时有发生，有些市售100%果汁其实是由浓缩果汁加水稀释后加入防腐剂、增稠剂、人工香精等食品添加剂制作而成的“果汁饮料”，甚至是以柠檬酸、甜味剂、人工香精、增稠剂、合成色素等调配而成的“三精水”，对消费者的利益与健康造成威肋。市售果汁饮品质量参差不齐，消费者又很难通过简单的感官判断加以鉴别。而且，由于现行分析方法无法实现对果汁饮品的有效动态监管。因此，需要一种快捷、可靠的果汁掺伪鉴别技术，从而有利于监督与规范果汁饮品市场秩序。光谱分析是一种较为理想的无损检测技术，相对于传统化学分析方法，其在快速、实时、在线、原位监测等过程控制方面具有巨大的优势，且检测成本低、分析效率高、重现性好，可在不经分离的情况下实现复杂混合体系中目标物质的多组分、多参量的同时测定，其尤适用于天然混合有机物(如果汁、石油、白酒等)的快速检测以及需要频繁重复检测或在线实时监测的领域(如食品、石化、制药等)。荧光光谱分析技术是光谱分析中一种较为新颖的分析方法，具有灵敏度高、光谱信息丰富等优点，近十几年来在农业、食品、制药、环保等诸多领域都得到的较为广泛的应用。2.荧光光谱分析技术现代分子光谱分析技术主要包括吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱与红外光谱等，己经成为常规化学分析过程中最常采用的一类无损检测方法。荧光光谱技术是光谱分析中一种重要的痕量检测方法，其具有灵敏度高、光谱信息丰富等优点，能提供激发光谱、发射光谱、荧光强度、荧光寿命、量子产率与偏振荧光等光谱信息，具有较为广阔的应用前景。2.1荧光介绍某些物质受到光照射，除吸收某种波长的光之外，发射出比原来所吸收光的波长更长的光——光致发光（二级光）。入射光和发射光频率之差称为斯托克频移。光致发光分为：荧光fluorescence和磷光phosphorescence。荧光分析法是根据物质的荧光谱线的位置及其强度进行物质鉴定和含量测定的仪器方法2.2荧光光谱的特征a.Stokes位移激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比激发光谱的长，振2动弛豫消耗了能量。b.发射光谱的形状与激发波长无关电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量，产生不同吸收带，但均回到第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态，产生波长一定的荧光。c.镜像规则通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光谱形状一样）成镜像对称关系。图2-1荧光光谱仪2.3荧光光谱分析技术进展荧光光谱分析技术经过近几十年的发展，在最初的激发光谱与发射光谱两种表现形式的基础上，许多新的分析方法不断被提出。一方面，仪器设备的改进使得新的扫描方式的出现，例如三维荧光光谱、同步荧光光谱、激光诱导荧光光谱、时间分辨荧光光谱、偏振荧光光谱、低温荧光光谱等，可有效解决光谱重叠问题;另一方面，利用数学方法对荧光光谱图进行二次处理，例如对实测光谱进行导数运算得到导数荧光光谱；对实测光谱作去卷积运算得到原始光谱；采用高斯线型或洛伦兹线型对实测光谱进行多峰拟合得到相关单体的特征光谱，实现复合信号分辨等，其实质上都是以“数学分离”代替繁琐的“化学分离”，可进一步提高荧光光谱的选择性。此外，化学计量学方法的引入使得荧光光谱分析不再只是单纯的谱图提供者，而成为化学分析中具体问题(包括定性与定量分析)的解决者。2.4荧光分析法特点荧光分析是一种先进的分析方法，它比电子探针法、质谱法、光谱法、极谱法等都应用的较广泛和普及，这同荧光分析具有很多优点分不开的。荧光分析所用的设备较简单，如目测荧光仪和荧光光度计构造非常简单完全可以自己制造。比起质谱仪、极谱仪和电子探针仪来它在造价上要便宜很多倍，而且荧光分析的最大特点是：分析灵敏度高、选择性强和使用简便。同时具备这三大特点的仪器并不多。灵敏度高：荧光分析法的最大特点是灵敏度高，对某些物质的微量分析可以检测到10克数量级，如污水中的银含量用荧光分析法可以检测到1x10克，汞可3以检测到1x10克。对一些激素亦可检测到10克。荧光分析的灵敏度比分光光度法的灵敏度高2~3个数量级，这是由于荧光分析的荧光和入射光之间成直角，而不在一条直线上，所以是在黑背景下检测荧光。而分光光度法的接收器与入射光在一条直线上，所以它是在亮背景下检测。因此荧光分析法比分光光谱法灵敏度高。分光光谱法的灵敏度一般只能检测到10克，两者相差三个数量级。当然荧光分析法比起带电子显微镜的电子探针法灵敏度又低一些（它可达10克数量级），然而电子探针仪器价格昂贵，使用不方便。选择性强：荧光分析的第二个特点是选择性强，特别是对有机化合物而言。因荧光光谱既包括激发光谱又包括发射光谱，凡是能发射荧光的物质，必须首先吸收一定波长的紫外线，而吸收了紫外线后不一定就发射荧光。能发射荧光的物质，其荧光波长也不尽相同。如果即使荧光光谱相同的话，而它的激光光谱也不一定相同。反之如果它们的激发光谱相同，则可用发射光谱把它们区分开来，因此供选择的余地是比较多的。所以荧光分析的选择性很强。例如有两种物质，它们的荧光光谱很相似，不易把它们分开。但它们的激光光谱不会相同，因此就可用扫描激光光谱把它们分开。如果用分光光谱法就难以办到这一点，因为分光光谱只能得到待测物质的特征吸收光谱。所以分光光谱法的选择性就没有荧光分析法强。3.橙汁的荧光光谱特性分析由于果汁属于天然产物，其本身属于成分复杂的有机混合物，且多为荧光物质。首先测定橙汁的三维荧光光谱，并分析果汁饮品的荧光光谱特性。同时，通过降低浓度或缩短测量光程，观察果汁样品荧光光谱的变化情况，以此验证内滤效应的存在。光谱分析结果可为果汁类饮品的掺伪检测提供依据。3.1实验材料与设备实验材料：橙汁饮品，包括鲜榨果汁、市售100%果汁与果汁饮料；实验设备:（1）FLS920型稳态