【正文】 V 食用油在煎炸 過程 中的 光致發(fā)光光譜分析 研究 學 生： 汪彬彬 物理科學與技術(shù)學院 導 師： 楊 琴 物理科學與技術(shù)學院 一、題目來源 題目來自楊琴老師的科研真題。 激光誘導熒光 （ Laser induced fluorescence， LIF） 技術(shù)以其靈敏度高、檢測速度快、非接觸測量等特點在生物醫(yī)學和分子生物學領域已取得了非凡的成果。熒光是光致發(fā)光現(xiàn)象中最常見的類型，其壽命一般為 108~1010 s。 利用光致發(fā)光光譜可以定量測定許多無機和有機物質(zhì)，它已成為一種很有用的分析方法。 現(xiàn)代激光技術(shù)在食品和農(nóng)產(chǎn)品加工中 主要研究的一些領域 : (1)激光用于新酒和新醋的人工老熟 。 (5)激光喇曼光譜技術(shù)用于食品質(zhì)量檢測。 (9)激光切削技術(shù)用于食品和農(nóng)產(chǎn)品加工。 2 關鍵問題 捕捉食用油油炸過程的熒光光譜，以及測定食用油油炸過程的 感官、 酸價、過氧化值、羰基價 等指標，進行分析得到兩者關系。 六、完成畢業(yè)論文（設計）所必須具備的工作條件及解決的辦法 1 文獻調(diào)研 查閱近二十年來國內(nèi)外有關的文獻，其中國內(nèi)文獻學校圖書館和中國期刊網(wǎng)能滿 IX 足需要，大部分文獻由指導老師提供；國外文獻全部由指導老師提供。 七、工作的主要階段、進度與時間安排 1） 1 月 11 日 — 3 月 10 日 按時完成英文翻譯； 2） 3 月 11 日 — 4 月 5 日 完成文獻調(diào)研、資料查詢和開題報告； 3） 4 月 5 日 — 5 月 15 日 給出食用油油炸過程各項指標與熒光光譜變化之間的定量關系； 4） 5 月 16 日 — 5 月 31 日 完成論文寫作并修改定稿，總字數(shù)達到一萬五千字； 5） 6 月 1 日 — 6 月 6 日 由定稿的論文用 PowerPoint 制作論文答辯的幻燈片； 6） 6 月 7 日 — 6 月 15 日 根據(jù)指導老師意見，完成幻燈片的修改并定稿； 7） 6 月 16 日 準備畢業(yè)論文答辯：試講幻燈片（限時 10 分鐘）， 準備回答答辯提問 八、指導教師審查意見 指導教師： 年 月 日 年 月 日 X 長江大學畢業(yè)論文 (設計 )指導教師評審意見 學生姓名 汪彬彬 專業(yè)班級 應物 10802 畢業(yè)論文 (設計 )題目 食用油在煎炸過程中的 光致發(fā)光光譜分析 研究 指導教師 楊琴 職 稱 講師 評審日期 評審參考內(nèi)容：畢業(yè)論文 (設計 )的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。 評語： 評閱教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 XII 長江大學畢業(yè)論文 (設計 )答辯記錄及成績評定 學生姓名 汪彬彬 專業(yè)班級 應物 10802 畢業(yè)論文 (設計 )題目 食用油在煎炸過程中的 光致發(fā)光光譜分析 研究 答辯時間 年 月 日 ～ 時 答辯地點 一、答辯小組組成 答辯小組組長： 成 員： 二、答辯記錄摘要 答辯小組提問（分條摘要列舉） 學生回答情況評判 三、答辯小組對學生答辯成績的評定（百分制）： _______分 畢業(yè)論文 (設計 )最終成績評定 (依據(jù)指導教師評分、評閱教師評分、答辯小組評分和學校關于畢業(yè)論文 (設 計 )評分的相關規(guī)定 ) 等級 (五級制 )： _______ 答辯小組組長 (簽名 ) ： 秘書 (簽名 )： 年 月 日 院 (系 )答辯委員會主任 (簽名 )： 院 (系 )(蓋章 ) XIII 食用油在煎炸過程中的 光致發(fā)光光譜分析 研究 學 生： 汪彬彬 物理科學與技術(shù)學院應用物理系 指導老師：楊 琴 物理科學與技術(shù)學院 【 摘要 】 食用油是一種人們 飲食必需品，廣泛用 于煎炸以及家庭烹飪 。本文 嘗試把激光 光致發(fā)光光譜分析 技術(shù) 應 用于食品衛(wèi)生檢驗 領域 ， 以 食用油 為研究對象 ，提出一種快速檢測 食用油油炸后好壞 的新方法。其中， 光譜峰值強度與 時間 和 溫度 組合變量的修正復相關系數(shù)為。 由于食用油在煎炸過程中的物理化學性質(zhì)會有較大的變化，尤其是在高溫或水分存在條件下反復使用，食用油將發(fā)生氧化、聚合、裂解和水解等反應，生成環(huán)狀聚合物及甘油二聚物等有毒成分，這些有毒成分不僅對油炸食品的風味和 營養(yǎng)價值產(chǎn)生不良影響，而且還會嚴重影響人體健康，因此，對 煎炸 食用油使用極限及其物理化學性質(zhì)的研究，一直是食品行業(yè)關注的熱點。 激光光致發(fā)光光譜分析技術(shù) 以其靈敏度高 、 檢測速度快、非接觸測量等特點在生物醫(yī)學和分子生物學領域已取得了非凡的成果。利用光致發(fā)光光譜可以定量測定許多無機和有機物質(zhì)，可能反映物質(zhì)的種類、雜質(zhì)、缺陷、結(jié)構(gòu)、價態(tài)、生長條件、經(jīng)歷、受外界影響等信息，有些反映還很靈敏，沒有其他測試分析方 法可以替代，具有很大的利用價值。 2 光致發(fā)光光譜分析技術(shù) 光致發(fā)光光譜的基本原理 [1] 光致發(fā)光光譜是一類具有重要應用意義的光譜，被廣泛用于生物光子學檢測。所謂熒光（發(fā) 射）光譜就是在激發(fā)波長和強度不變的條件下，熒光物質(zhì)所產(chǎn)生的光致發(fā)光強度隨發(fā)光波長變化的關系。 光致發(fā)光譜分析技術(shù)的特點及研究現(xiàn)狀 光致發(fā)光光譜法是一種 靈敏度及選擇性都很高的分析方法，已廣泛應用于環(huán)保、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、科學研究等各個領域 [2]。研究水體 中 DOM 的熒光光譜特性，得出利用拉曼信號對熒光信號進行歸一化運算 [5~6]后的結(jié)果與濃度之間的函數(shù)關系表達式，用實驗結(jié)果來驗證此濃度校準光致發(fā)光光譜分析技術(shù) 第 3 頁（共 15 頁） 曲線的數(shù)學模型的有效性。粒子成分是主要的致病因子，決定是否有害和導致何種疾病。日本和歐美很多國家在 激光光致發(fā)光 光譜對農(nóng)產(chǎn)品與食品品質(zhì)檢測方面已經(jīng)取得了很大的進展 ,國內(nèi)在這一領域的研究雖有一定的成果 ,但與國外相比仍有一定的差距 ,有待加強?；瘜W方法雖 然較準確 ， 但是測定過程繁鎖、操作復雜、用時較長。目前常用食用油在煎炸過程中的光致發(fā)光光譜分析研究 第 4 頁（共 15 頁） 的快速檢測方法有化學比色分析法、近紅 外光譜法、免疫學分析法、生物傳感器技術(shù)、生物芯片檢測法以及生物學發(fā)光檢測法等。 3 食用油 在 煎炸 過程 中 的光致發(fā)光光譜 實驗裝置及原理簡介 本實驗采用 北京卓立漢光儀器有限公司 （ Zolix） 生產(chǎn) 的 光致發(fā)光光譜測量系統(tǒng) ， 光源采用波長為 671 nm 的半導體激光，功率 80 mW。 食用油在煎炸過程中的光致發(fā)光光譜 第 5 頁（共 15 頁） 圖 1 實驗儀器總體結(jié)構(gòu)分析圖 激光水平進入樣品室，照射樣品產(chǎn)生熒光。由樣品室透過樣品輸出的復合光通過入射狹縫投射到準直物鏡上，形成平行光束透射到光柵上，經(jīng)過色散后的光通過聚焦鏡，成像在出射狹縫處，當光柵按逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，可以在出射狹縫面前得到按波長順序排列的光譜。并冷卻至室溫。 揭開樣品室蓋子前確認穩(wěn)壓電源的開關已關閉，然后揭開樣品室蓋，將試管A 置于樣品室的樣品臺固定架中，然后再打開電源開關，同時記錄實驗室溫度。 注意事項： 做實驗時激光很強，千萬別對著眼睛； 實驗樣品的替換時，別忘了把 HVC 高壓穩(wěn)壓電源的電壓降為零，以免損壞光電倍增管。 表 1 煎炸食用油 的熒光光譜與時間的對應關系 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 時間 /h 0 0． 5 1 2 4 6 8 10 12 14 經(jīng)觀察煎炸食用油 的譜圖 發(fā)現(xiàn)在 680 nm 以下和 800 nm 以上譜段 [17]， 各譜線的變化基本一致，差別顯著部分集中在 680~800 nm。另外， 譜線 10 和 1 不但峰值強度有較大變化，并且峰的形狀也不同。 油脂在高溫下反復加熱，與空氣接觸發(fā)生氧化反應，使油脂酸敗的速度加快，生成大量的過氧化物，過氧化物再逐漸分解成低級的醛、酮、羧酸、醇類等物質(zhì)，而且在高溫下，低級羧基化合物還能聚食用油在煎炸過程中的光致發(fā)光光譜分析研究 第 8 頁（共 15 頁） 合 ，形成粘稠的膠狀聚合物，影響油脂的品質(zhì) ； （ 2） 水解反應 階段。 溫度 的測量 溫度 的定義 溫度 是 表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。稱 y 為被解釋變量（因變量），? ?pixi ， ?21? 為解 釋變量（自變量）。 (6) 這里， ? ?TnyyyY ， ?21? ， ? ?Tp???? ， ?10? ， ? ?Tn???? ， ?21? ，? ~ ? ?nn IN 20 ?， ， In為 n階單位陣。其值越接近 1，表示線性關系越強；越接近 0，表示線性關系越差。校正 2R 判定系數(shù)的公式是 Adjusted ???? ????? )1()?( )1()?(12 nyy knyyR （ 9） 其中 k 為自變量的個數(shù)， n 為觀測量數(shù)目。表 2為 煎炸食用油 樣品的各物化參量值與其激光光致發(fā)光光譜中 690 nm峰值 對應的光致發(fā)光相對強度的關系。 圖 6 度 值與 時間 值的 合成變量 與光譜峰值 強度 的擬合曲線 表 3 光譜峰值強度與 溫度 值和 時間 組合變量的線性回歸方程 擬合 小結(jié) 模型 R R 方 調(diào)整 R 方 標準 估計的誤差 1 .957a .916 .905 a. 預測變量 : (常量 ), VAR00002。所得光譜在 691 nm 處具有明顯峰值，其相對 強度值與 煎炸食用油 的物化參量 時間 、 溫度 具有對應關系。本文的研究工作是在 楊 老師的悉心指導下完成的，從 論文的選題、研究計劃的制定 等 各個方面都離不開 楊 老師熱情耐心的幫助和教導。物理科學與技術(shù)學院的領導和老師在學習和科研上給予了我耐心的指導；在生活上給予了我無微不至的關懷。 真誠 地 祝愿我們物理學院明天更加輝煌！ 真誠感謝 楊琴 老師的悉心指導和諄諄教誨！ 。我由衷 地 感謝他們 。 感謝長江大學和長江大學物理科學與技術(shù)學院為我提供了進一步學習的機會和良好的學習 氛圍 。 參考文獻 第 13 頁（共 15 頁） 參考文獻 [1]王樂妍，張冬仙，章海軍，等 .基于激光光致發(fā)光光譜的果實成熟度測試方法研究 [J].光譜學與光譜分析， 2020， 28（ 12） :2772~2776 [2]顧月清 , 陶寶祺 , 錢志余 .激光誘導熒光及其應用 [J]. 激光與光電子學進展 , 1996, 7： 22 ~ 24 [3]李宏斌，劉文清，張玉鈞，等 .水體中溶解有機物激光誘導熒光光譜分析方法 [J]. 光譜學與光譜分析， 2020， 26（ 11） :2065~2068 [4]趙南京 ,劉文清 ,劉建國 ,等 . 激光誘導熒光法用于對自然水體 DOM 進行測量 [J]. 光譜學與光譜分析 ， 2020， 25(7): 1077 [5]. 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