食用油储存期品质变化的太赫兹光谱无损识别

1、第 食用油储存期品质变化的太赫兹光谱无损识别-330. :/ 作为人体的三大营养源之一，食用油脂的品质好坏1与人体健康有直接的关系。对于将地沟油、潲水油、工业油脂等用于食品加工生产从而引发的食品平安问题，已得到国家有关部门的高度重视和严厉打击，但消费者收稿日期：2023-10-30基金工程：国家自然科学基金青年科学基金工程；“十三五国家重点研发方案重点专项2023023-0第一作者简介：杨雨菲1996-ORCID:0000-0003-0725-708X，女，硕士研究生，主要从事光谱快速检测研究。E-mail:yangyf0919163 某通信作者简介：刘翠玲1963-ORCID:0000-00

2、02-5461-2227，女，教授，博士，主要从事智能测量技术与数据处理研究。E-mail: 食品科学平安检测2023,Vol.42,No.12249往往忽略了食用油脂在储存及使用过程中，同样存在储存期油品新鲜程度和食用性判别的详细报道。因此利着平安隐患。在食用油储存过程中，由于受到外界水用太赫兹光谱技术分析贮存期不同氧化程度表达食用油分、温度、光照、空气等的影响，油脂中不饱和脂肪脂品质的变化情况很有必要。酸与氧气发生氧化反响，产生一系列过氧化脂质。过氧本研究以常用品种的食用油为原材料，依据食用油化脂质在体内积累，还会破坏体内细胞的结构和正常生氧化的规律和标准，采用太

3、赫兹时域光谱技术，建立食理功能2-5。油脂在储藏过程中因储藏条件的不同氧化程用油品质评判的定性分析模型，以期为快速无损鉴别食度和速度也不同，评价食用油品的品质通常采用过氧化用油氧化品质提供参考。值：新鲜的油脂其过氧化值小于1.2mmol/kg；过氧化值在1.22.4mmol/kg之间时，感官检验无异常；过氧化1材料与方法值高于4.0mmol/kg时，油脂出现辛辣味；过氧化值超过6.0mmol/kg较多时，人们食用后可出现呕吐、腹泻等中毒病症6-81.1。材料实验样本为不同氧化程度的玉米油、大豆油、菜籽目前，在食用油脂检测技术方面，常见的检测技术油共48个，由北京粮食科学研究院提供。本研究将过氧

4、有气相色谱法、液相色谱法9-10、色谱-质谱联用分析法11化值小于1.2mmol/kg的油脂定义为新鲜油；过氧化值在1.22.4mmol/kg之间的油脂定义为可食用油；过氧化等，这些方法检测精度较高，但在样品提纯、萃取等预处理技术方面十分复杂，且后期的检测条件苛刻，检测值大于2.4mmol/kg的油脂定义为不宜食用油，每一类油周期较长。近年来，太赫兹光谱技术因其辐射具有较长选取16个样本作为研究对象。油品均成浅黄色透明状液的波长和良好的穿透特性而得到了迅速的开展。同时，体，在宏观上无明显差异。1.2仪器与设备太赫兹时域光谱在反映分子集体振动模式、分子间相互作用方面具有显著优势，可提供更多关于被

5、测物分子的TeraPulse4000太赫兹脉冲光谱仪；并且与红外、拉曼检测英国剑桥TeraView公司。工作时仪器参数设置如下：Terahertz光技术相比，太赫兹光谱的探测性能更加灵敏、信噪比更源：激光门控光电导体半导体发射器；激光器：超短脉冲高，可同时获得样本的色散和吸收信息14-15。太赫兹技术可作为拉曼和红外的互补手段，不仅能获得分子中官能光纤激光器；扫描范围：02400ps；快速扫描：30次/s，光谱分辨率1.2cm-1；光谱测量范围在2133cm-1团的振动和转动的结构信息，还可以用于研究分子结构0.064THz之间，信噪比最高到达70dB。和成分鉴别。基于以上论述，本研究选用太赫

6、兹技术检光谱采集由太赫兹脉冲光谱仪配备的单晶硅衰减全反射attenuatedtotalreflection，ATR模块完成。ATR动态信息或鉴别分子类型12-13测食用油脂具有很高的理论可行性。Ung等16率先采用太赫兹时域光谱技术检测了加热和能够测量固体和液体样本，具有采样面积小、样品量小未加热的花生油，观测到花生油吸收峰位于11.6THz等优点，并且样品制备和采集方式简单。它的工作范围之间，加热后的吸收更强，应用太赫兹技术论证了温度在10120cm-1左右的电磁频谱区域内，入射角35。变化对油品组分的影响。李利龙等17通过比拟7种植物辅助设备：JHY-H-1000L型恒温恒湿试验箱，温度油

7、、2种调和油特征吸收参数吸收峰的差异，验证了脂类有机大分子对太赫兹辐射具有差异性吸收，具备在太赫范围-40150，温度波动度0.5，相对湿度20%98%，本实验设置相对湿度为55%。兹波段的识别根底，可通过太赫兹技术进行鉴别和定性1.3分析。廉飞宇等18太赫兹光谱采集采用太赫兹时域光谱检测系统，探究太赫兹光谱易受温度影响，在不同温度下会显现出4种食用油在波段为0.21.6THz的延迟特性和折射率特不完全相同太赫兹时域谱信息，所以本研究将食用油样性，通过化学计量学方法精准鉴别出食用油的种类。聂研究了食用油的衰减全反射式太赫兹时域光谱品放置在温度和光线恒定的室内进行实验，环境温度为22，以尽量降低

8、温度带来的噪声影响。由于水对太特性，其实验测量结果与食用油组分含量理论计算值相赫兹波存在极强的吸收，因此实验的结果很大程度受实吻合，可认为太赫兹波段食用油的吸收峰与其脂肪酸分子种类和含量有关。以上研究成果说明：油脂类有机大验环境湿度的影响，所以实验过程中，用空气压缩机对TeraPulse4000光谱仪腔体进行持续吹扫，以去除空气中分子对太赫兹辐射具有差异性吸收，具备在太赫兹波段水蒸气对实验数据的影响20。美彤等19的识别根底，可通过太赫兹技术进行油品鉴别和定性分在正式测定之前，要先确保ATR晶体上未放置任何析。虽然国内外众多研究机构在探索油脂品质和问题油样品并且干净无污染，再通过ATR采集空气

9、得到参考信脂的检测方法方面取得了一定的进展，但大多将太赫兹号，最后依次采集所有样品的太赫兹衰减全反射光谱。技术用于食用油种类鉴别和组分研究，鲜有用该技术对为保证对各样本有同样的吸收度，采用移液枪逐一取样2502023,Vol.42,No.12食品科学平安检测取样量统一为600L，采集样本期间，为防止样本1.4.2间的交叉污染，每采集完一份样本，78%乙醇溶液反复擦拭与样本有接触的部位，确保不会有上一样本的液体采用欧氏距离匹配euclideandistancematching，EDM法对氧化食用油样本间的真实距离进行识别和分残留再进行下一样本的采集。析，该方法为一种聚类分析方法，同一类样本间距离

10、最1.4小，可自动聚为一类29。1.4.3线性判别分析法1.4.1数据分析方法光谱数据预处理方法欧氏距离匹配法光学常数是表征物质宏观光学性质的重要物理量。线性判别分析lineardiscriminantanalysis，LDA在从采集到的太赫兹光谱的时域波形中提取光学常数是一种判断个体所属类别的统计方法，对待测的训练前，需要利用快速傅里叶变换将参考信号和样本的时域光谱进行转换，得到对应的频域光谱，进而利用频域信号的幅值和相位实部和虚部信息计算得到所需的光学常数21。此外，在获得信号频域谱的过程中，为防止信号数据开头和结尾不连续造成信号频谱显示的失真，必须对信号执行一个切趾加窗的过程，减少时域信

11、号截断所带来的误差。切趾函数的种类多样，比方Boxcar用于高分辨率，BlackmanHarris用于高信噪比22-23，本研究选择最常用的HappGenzel，因为它兼顾了信噪集样本进行投影，使样本投影到一条直线上，最终相似样本的投影点尽可能接近，不同样本的投影点尽可能远离。分类规那么建立后判别测试集样本，将其投影到同一条直线上，并根据投影点的位置确定新样品的类别。该类判别方法属于一种分类方法，需用于建模和预测模型性能的待测样本所属类别30-31。22.1结果与分析储存条件对食用油氧化性的影响比和分辨率。太赫兹光谱分析中常用的光学常数是折射样本储存条件及水分含量对其过氧化值的影响率和吸光系数。折射率是光在真空中的传播速度与光在如图1所示，除光照实验样本外制备过程均在恒温恒湿实该介质中的传播速度之比，可以通过不同样本在时域验箱中进行。厚度的吸光度。折射率n和吸收系数计算如式1和2所示：cn1d14n2lndn122/mmo1/kg信号上的延迟反映出来；吸收系数定义为该样本单位10A/h在空气中的传播系数；所涉及的和变量为样本的频域