【正文】 。光不僅發(fā)生能量變化，而且光能傳播的方向也發(fā)生復雜的變化。 二 、 食品光學測定原理 光波透過一定厚度的介質材料后，其 光強減弱程度與光在介質中經歷的路程和介質的特性有關 ，即光 強的減少量與光強及介質厚度成正比 ，比例系數稱為 吸光系數 。 朗伯定律 ：當光波被透明溶液中溶解的物質吸收時，吸光系數與溶液濃度成正比。 比爾定律 ：被吸收的光能與光路中吸光的分子數成正比，即可以通過測定吸光系數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分子對光的吸取不受周圍分子影響。即當溶液濃度達到足以使分子間的相互作用影響對光能的吸收時，比爾定律所表現(xiàn)出的關系就會出現(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樣品進行全波長掃描。 光譜曲線 ：掃描出來的吸光度值 （ 或者透光率 ） 和波長的關系曲線 。 ? 實際測定時，常使用光密度（ D）作為測定指標。 ? 根據比爾定律，溶液的某特定波長的光密度正比于吸光物質濃度和它在該波長時的吸收系數。 ? 對食品品質測定時，用 D值不方便，應用較多的是用兩個波長的光密度差 ΔD（或 ΔA）來確定食品的光透過特性。 分光光度計是以光透過度為測量基礎。 ? 反射光特性測定與透射光測定類似，利用反射光密度差進行測定。 （一）光透過性質的測定方法和應用 差分儀 —— 用來測定 ΔD的儀器，主要 構造包括光源、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、雞蛋內血絲混入檢測等。 測試原理 ：食品中與光透過有關的物質或色素，必須和食品的品質項目有好的相關關系。如測定果實的成熟度，是利用果實中葉綠素含量與成熟度明顯相關的規(guī)律。類似的物質還有花青素、胡蘿卜素等。 三 、 食品光學性質的應用 ?對花生熟度的測定：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。 ?對食品水分的測定，主要水吸收光譜的特征吸收帶。 ?果實內部的空洞、褐變、病變等也可以通過透光法測定。 ?根據透光檢測，開發(fā)出了自動選果機。 （二）反射光特性的測定 用于對水果表皮的顏色、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 、遠紅外 25μm1000μm）。 ?近紅外光譜主要是反映 CH、 OH、 NH、 SH等化學鍵的信息，當近紅外線光波頻率與分子構造中原子結合振動頻率相同或呈倍數關系時，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疊加而成的總和，需要根據標準物質確定吸收比例之后，再根據多元回歸分析得到結構或含量。 71 近紅外法的原理和定量方法 物質對紅外線的吸收，除極少數例外，都是由結合鍵連結的兩個原子間簡正伸縮振動的諧波或結合振動的吸收引起的。當光波頻率與分子構造中原子結合振動頻率相同或是倍數關系時，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、脂質、淀粉等成分對吸收光譜的影響。因此，必須用多元回歸分析的方法對曲線進行解析。 吸光度 (9 － 18) (7－ 18) 式中，△ D W——水吸收帶的光密度差； △ D L——脂質吸收帶的光密度差； △ D P——蛋白質吸收帶的光密度差。 脂質含量 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和蛋白質影響時，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，可以用己知成分的數據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移動平均的方法，在移動平均時，所取平均數據的點數，由雜波的性質、吸收光譜特性確定。 寬頻帶吸收，即使平均點數多一點也沒有問題。但吸收帶很狹窄時 (例如脂質 )增加點數會使吸收峰消失。 在確定適當點數時，可以選擇當平均點數增加時，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 : a. 2個或 2個以上光譜，即使吸收帶波長差很小而重疊，也可容易地區(qū)分 。 b. 光譜里對于明顯上升的波長中遮蔽的弱吸收帶也能辨認 。 c. 可以確認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系，在背景信號存在時，可容易地進行定量分析。 近紅外測定的應用 近紅外測定在食品成分分析中應用較多。 對于谷類的近紅外成分測定最早是由測定水分含量開始的。經過近 20年的開發(fā)，隨著電子技術和計算機技術的進步，目前己能對谷類所含蛋白質、脂質和糖等進行分析測定。 （ 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 。 關于小麥 、 大豆中蛋白質含量 ，以及大豆中脂質含量的近紅外測定儀 ， 目前己達到相當精確的測定水平 。 比較試驗表明近紅外測定法己可以代替化學分析法對蛋白質 、 脂質等成分進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 ， 三個試樣的水分分別為 %、 %、 %， 水的光譜吸收峰值為 1928nm和1434nm, 本來水對光譜的吸光度值應與水分含量成正比 ， 但圖中卻表現(xiàn)不明顯 ， 這是因為乳粉粒徑等因素影響所致 。 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關系 ， 即 1與 2,2與 3之間的距離關系與水分差異成比例 。 水分精度達 %。 食品無損檢測 作 者： 陳斌 ISBN： 750255175 出版社： 化學工業(yè)出版社 出版日期： 202231 作 者：應義斌 韓東海 出版社： 化學工業(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：科學出版社 出版日期： 2022 年 5月