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食品色彩科學(xué)與光學(xué)性質(zhì)-資料下載頁

2025-01-08 03:02本頁面
  

【正文】 。光不僅發(fā)生能量變化,而且光能傳播的方向也發(fā)生復(fù)雜的變化。 二 、 食品光學(xué)測定原理 光波透過一定厚度的介質(zhì)材料后,其 光強(qiáng)減弱程度與光在介質(zhì)中經(jīng)歷的路程和介質(zhì)的特性有關(guān) ,即光 強(qiáng)的減少量與光強(qiáng)及介質(zhì)厚度成正比 ,比例系數(shù)稱為 吸光系數(shù) 。 朗伯定律 :當(dāng)光波被透明溶液中溶解的物質(zhì)吸收時(shí),吸光系數(shù)與溶液濃度成正比。 比爾定律 :被吸收的光能與光路中吸光的分子數(shù)成正比,即可以通過測定吸光系數(shù)求出透明液體的濃度。 要使比爾定律成立,需要光路中吸收光的每個(gè)分子對(duì)光的吸取不受周圍分子影響。即當(dāng)溶液濃度達(dá)到足以使分子間的相互作用影響對(duì)光能的吸收時(shí),比爾定律所表現(xiàn)出的關(guān)系就會(huì)出現(xiàn)誤差。 全波長掃描 :使用儀器的有效波長范圍(如 190nm1100nm),按照一定的波長間隔來對(duì)樣品進(jìn)行全波長掃描。 光譜曲線 :掃描出來的吸光度值 ( 或者透光率 ) 和波長的關(guān)系曲線 。 ? 實(shí)際測定時(shí),常使用光密度( D)作為測定指標(biāo)。 ? 根據(jù)比爾定律,溶液的某特定波長的光密度正比于吸光物質(zhì)濃度和它在該波長時(shí)的吸收系數(shù)。 ? 對(duì)食品品質(zhì)測定時(shí),用 D值不方便,應(yīng)用較多的是用兩個(gè)波長的光密度差 ΔD(或 ΔA)來確定食品的光透過特性。 分光光度計(jì)是以光透過度為測量基礎(chǔ)。 ? 反射光特性測定與透射光測定類似,利用反射光密度差進(jìn)行測定。 (一)光透過性質(zhì)的測定方法和應(yīng)用 差分儀 —— 用來測定 ΔD的儀器,主要 構(gòu)造包括光源、光譜分離器、光波檢測器 示波記錄儀等。 透光測定法是食品無損檢測的一種常用方法,典型應(yīng)用有果蔬成熟度的檢測、谷類水分含量測定、玉米霉變損傷檢測、碎米程度、食品顏色、雞蛋內(nèi)血絲混入檢測等。 測試原理 :食品中與光透過有關(guān)的物質(zhì)或色素,必須和食品的品質(zhì)項(xiàng)目有好的相關(guān)關(guān)系。如測定果實(shí)的成熟度,是利用果實(shí)中葉綠素含量與成熟度明顯相關(guān)的規(guī)律。類似的物質(zhì)還有花青素、胡蘿卜素等。 三 、 食品光學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用 ?對(duì)花生熟度的測定:隨著花生的成熟,光密度減少;成熟花生油的透光性比生花生油好。 ?對(duì)食品水分的測定,主要水吸收光譜的特征吸收帶。 ?果實(shí)內(nèi)部的空洞、褐變、病變等也可以通過透光法測定。 ?根據(jù)透光檢測,開發(fā)出了自動(dòng)選果機(jī)。 (二)反射光特性的測定 用于對(duì)水果表皮的顏色、成熟度或傷疤的檢測。 (三)延遲發(fā)光現(xiàn)象的利用 常用于含葉綠素的果蔬類食品檢測。 (四)食品近紅外線測定的原理和應(yīng)用 ?近紅外線的范圍為可見光到紅外線,通常波長為 (中紅外 、遠(yuǎn)紅外 25μm1000μm)。 ?近紅外光譜主要是反映 CH、 OH、 NH、 SH等化學(xué)鍵的信息,當(dāng)近紅外線光波頻率與分子構(gòu)造中原子結(jié)合振動(dòng)頻率相同或呈倍數(shù)關(guān)系時(shí),該波長的波就被吸收,因此分析范圍幾乎可覆蓋所有的有機(jī)化合物和混合物。 ?食品大多由多種成分組成,因此吸收光譜是一個(gè)疊加而成的總和,需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)確定吸收比例之后,再根據(jù)多元回歸分析得到結(jié)構(gòu)或含量。 71 近紅外法的原理和定量方法 物質(zhì)對(duì)紅外線的吸收,除極少數(shù)例外,都是由結(jié)合鍵連結(jié)的兩個(gè)原子間簡正伸縮振動(dòng)的諧波或結(jié)合振動(dòng)的吸收引起的。當(dāng)光波頻率與分子構(gòu)造中原子結(jié)合振動(dòng)頻率相同或是倍數(shù)關(guān)系時(shí),該波長的波就被吸收 。 吸收光譜受到各種成分含量比例的影響,是一個(gè)疊加而成的曲線。 大豆的近紅外吸收光譜如圖所示。其中水的吸收波長為 。水以外還有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、淀粉等成分對(duì)吸收光譜的影響。因此,必須用多元回歸分析的方法對(duì)曲線進(jìn)行解析。 吸光度 (9 - 18) (7- 18) 式中,△ D W——水吸收帶的光密度差; △ D L——脂質(zhì)吸收帶的光密度差; △ D P——蛋白質(zhì)吸收帶的光密度差。 脂質(zhì)含量 W L和蛋白含量 W P也可用類似式表示 。 例如,大豆中水的吸收光譜受脂質(zhì)和蛋白質(zhì)影響時(shí),水分含量Ww(%)可由下式求出 : ( 7 - 19 ) ( 7 - 20 ) 以上三式中 K 值稱為待定系數(shù),可以用己知成分的數(shù)據(jù)校正試樣的方法求出。 光譜的特殊處理 ( 1) 平均化處理 由光電傳感器接受到的吸收光譜往往受雜波的干擾。雜波來自光源和傳感元件的不穩(wěn)定性,以及溫度等環(huán)境因素。增幅器的電雜波干擾也難以避免。 所謂平均化處理是根據(jù)移動(dòng)平均的方法,在移動(dòng)平均時(shí),所取平均數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù),由雜波的性質(zhì)、吸收光譜特性確定。 寬頻帶吸收,即使平均點(diǎn)數(shù)多一點(diǎn)也沒有問題。但吸收帶很狹窄時(shí) (例如脂質(zhì) )增加點(diǎn)數(shù)會(huì)使吸收峰消失。 在確定適當(dāng)點(diǎn)數(shù)時(shí),可以選擇當(dāng)平均點(diǎn)數(shù)增加時(shí),原來光譜吸收帶的值開始發(fā)生變化之處。 ( 2) 微分光譜 (derivative): 作為無損傷測定,食品成分的近紅外吸收光譜由于受多種成分影響,吸收帶較寬,互相重疊。為了區(qū)別各成分的吸收光譜情況,常采用微分處理的方法。 微分光譜具有以下特點(diǎn) : a. 2個(gè)或 2個(gè)以上光譜,即使吸收帶波長差很小而重疊,也可容易地區(qū)分 。 b. 光譜里對(duì)于明顯上升的波長中遮蔽的弱吸收帶也能辨認(rèn) 。 c. 可以確認(rèn)寬頻帶吸收光譜的單一極大吸收位置 。 d. 由于微分值與濃度之問存在直線關(guān)系,在背景信號(hào)存在時(shí),可容易地進(jìn)行定量分析。 近紅外測定的應(yīng)用 近紅外測定在食品成分分析中應(yīng)用較多。 對(duì)于谷類的近紅外成分測定最早是由測定水分含量開始的。經(jīng)過近 20年的開發(fā),隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,目前己能對(duì)谷類所含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖等進(jìn)行分析測定。 ( 1) 小麥粉的近紅外光吸收光譜及其微分光譜如圖所示 , 從小麥的吸收光譜和微分光譜 , 就可找出各種小麥蛋白的光譜吸收特性和歸屬 。 關(guān)于小麥 、 大豆中蛋白質(zhì)含量 ,以及大豆中脂質(zhì)含量的近紅外測定儀 , 目前己達(dá)到相當(dāng)精確的測定水平 。 比較試驗(yàn)表明近紅外測定法己可以代替化學(xué)分析法對(duì)蛋白質(zhì) 、 脂質(zhì)等成分進(jìn)行精確的定量分析測定 。 ( 2) 乳粉的反射吸收光譜與二次微分光譜分別如圖所示 , 三個(gè)試樣的水分分別為 %、 %、 %, 水的光譜吸收峰值為 1928nm和1434nm, 本來水對(duì)光譜的吸光度值應(yīng)與水分含量成正比 , 但圖中卻表現(xiàn)不明顯 , 這是因?yàn)槿榉哿降纫蛩赜绊懰?。 將曲線二次微分 , 并局部放大 ,可以減少其他物理因素影響 , 使得水分含量與吸光度呈顯著正相關(guān)關(guān)系 , 即 1與 2,2與 3之間的距離關(guān)系與水分差異成比例 。 水分精度達(dá) %。 食品無損檢測 作 者: 陳斌 ISBN: 750255175 出版社: 化學(xué)工業(yè)出版社 出版日期: 202231 作 者:應(yīng)義斌 韓東海 出版社: 化學(xué)工業(yè)出版社 出版日期: 2022 年 5月 作者:鄒小波,趙杰文 出版社:輕工業(yè)出版社 出版日期: 202211 作 者:趙杰文,林顥 出版社:科學(xué)出版社 出版日期: 2022 年 5月
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