应用激光拉曼光谱和红外光谱快速鉴别农业食品真伪

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:blueskyjava
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拉曼光谱是一种基于非弹性光散射的光谱技术,具有灵敏度高、样品无需复杂处理且无损伤、检测迅速等诸多优点。激光共聚焦显微拉曼光谱不仅具有常规拉曼光谱的特点,还有自己独特的优势,辅以高倍光学显微镜,更易于直接获得大量有价值的信息,具有微观、原位、多相态、稳定性好等特点,在农业、食品、化学、药物分析、生物学、医学、环境科学、文物考古等领域有着广泛的应用。近红外傅里叶变换拉曼(NIR FT-Raman)光谱技术采用傅立叶变换技术对拉曼散射信号进行收集,多次累加来提高信噪比,并用1064nm的近红外激光照射样品,大大减弱了荧光背景,在化学、生物学和生物医学样品的非破坏性结构分析方面显示出巨大潜力。傅里叶变换红外(FT-IR)光谱技术基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理,具有分辨率高、信噪比高、重现性好、扫描速度快等诸多优点,广泛应用于农业、食品、医药、化工等领域。  在本研究中,我们利用激光共聚焦显微拉曼光谱技术和傅里叶变换红外光谱技术,比较分析了大蒜主要功能活性成分前体蒜氨酸及其同系物甲基蒜氨酸粉末纯品的拉曼和红外光谱。在3200~2800 cm-1和1700~200 cm-1波段检测到显著的红外吸收峰和拉曼振动峰,其中蒜氨酸在3080,1617,1582,1496,1418,1342,1301,919 cm-1处显示有8个较强的红外吸收峰,以及在3088,1636,1404,1290,1051,790,745,693,588 cm-1处显示有9个较强的拉曼振动峰,可作为蒜氨酸的特征峰;甲基蒜氨酸在1644,1481,1395,1370,1233,1068,1004,892 cm-1处显示有8个较强的红外吸收峰,以及在1644,1310,1073,1011,998,893,846,702,676 cm-1处显示有9个较强的拉曼振动峰,可作为甲基蒜氨酸的特征峰。蒜氨酸和同系物甲基蒜氨酸的拉曼及红外光谱具有明显差异,拉曼及红外光谱技术为蒜氨酸及其同系物的快速、简便的分析提供了方法。  除了利用这些光谱技术来分析、对比、归属农业食品的提纯物,我们进一步应用激光共聚焦显微拉曼光谱技术和近红外傅里叶变换拉曼光谱技术快速分析、鉴别农业食品中的不同花生品种以及黑花生的真伪,探讨这些光谱技术在农业食品的品种鉴别和真伪鉴别的可行性,以便其得到更多更好的实际应用。利用配备785nm半导体激光器和514nmAr+激光器的激光共聚焦显微拉曼光谱仪与配备1064 nm Nd∶YVO4的近红外傅里叶变换拉曼光谱仪分析鉴别黑花生与白花生、红花生和普通粉红花生的子叶和种皮,以及区分黑花生和假冒伪劣品染色黑花生。对于黑花生子叶,我们着重对比、分析和归属了其在785nm拉曼和1064 nm NIR FT-Raman光谱图中的特征拉曼峰。对于黑花生种皮,只有在1064 nm NIR FT-Raman光谱图中,3700~200 cm-1波段可以检测到显著的特征振动峰;三个波段可以用来区分黑花生与其他三个花生品种的种皮。同时我们成功的利用这两种快速简便的拉曼光谱方法鉴别黑花生种子与染色黑花生种子,这为确保农业食品的质量和安全提供了参考。在黑花生种皮和染色黑花生种皮的1064 nm NIR FT-Raman光谱图中,染色黑花生种皮的拉曼谱峰因合成色素的影响而表现出更显著的特征峰,从而可以鉴别出来。另外,黑花生种皮和染色黑花生种皮的514nm拉曼光谱图中,黑花生种皮因被荧光背景覆盖而无显著特征峰,染色黑花生种皮却表现出显著的特征峰,同样可以很好的将黑花生种子和染色黑花生种子区分出来。  综上所述,本文应用激光共聚焦显微拉曼光谱技术和傅里叶变换红外光谱技术对大蒜主要功能活性成分前体蒜氨酸和甲基蒜氨酸粉末纯品进行了分析归属,同时利用激光共聚焦显微拉曼光谱技术和近红外傅里叶变换拉曼光谱技术对四种花生品种特别是黑花生进行了分析鉴别,并应用到鉴别真假黑花生。这些先进的光谱分析技术为进一步研究分析相关的蒜氨酸类产品、花生品种或其他植物的产品包括它们的营养成分和促进健康的保健成分等,提供了可能性和基础;也为鉴别相关的农业食品类的伪劣品,提供了新的方法和参考。
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