激光技术在农作物检测中的应用进展

激光技术现已成功应用于农作物组分检测、长势监测、病虫害监测、农药残留检测、田间杂草识别及辅助精细农业操作等方面,并日益凸显出检测准确、快速、低成本等优势,在农作物检测中应用较多的激光技术主要包括激光漫反射技术、激光诱导荧光光谱技术和激光拉曼光谱技术。笔者重点介绍了这3种技术用于农作物检测的原理、系统构成、应用进展和发展趋势。     

基于光谱技术的禽蛋内部品质无损检测研究进展

禽蛋品质检测是食品安全和消费者权益的重要保障措施,传统禽蛋品质检测主要依赖人工进行,存在工作强度大、效率低且准确率波动大等弊端。光谱检测技术具有快速、安全、无损等优点,近些年来在禽蛋内部品质检测领域发展迅速。本文基于禽蛋的新鲜度、蛋白含量、脂肪含量、血斑肉斑、受精信息、种蛋性别、胚蛋活性等内部品质指标检测的有关研究,概述了近红外光谱、可见-近红外光谱、高光谱成像及拉曼光谱等光谱检测技术在禽蛋内部品质无损检测中的研究进展,分析总结了光谱检测技术在禽蛋无损检测中的应用特点与难点,并展望了其未来发展趋势,以期为我国蛋品无损检测研究及行业质量安全监管提供参考。     

金属离子的介导作用

应用荧光光谱法结合紫外-可见分光光度法研究了中药分子土大黄苷（rhaponticin,RT）与牛血清白蛋白（bovine serum albumin,BSA）的结合反应机制,并考察了金属离子的介导作用。依据不同理论模型测定了反应体系的结合常数K、结合位点数n,并进行了分析比较,探讨了荧光猝灭机制。根据Fōrster非辐射能量转移机制确定了授体-受体间结合距离和能量转移效率。采用同步荧光技术考察了RT对BSA分子构象的影响。结果表明：不同理论模型计算的结合参数基本相符并显示出RT与BSA结合反应形成了稳定的静态复合物,RT对BSA分子的结构域微区构象产生了影响,导致BSA相应结构微区疏水环境改变。金属离子钴（Ⅱ）,镍（Ⅱ）竞争RT与BSA的结合反应,使BSA-RT的结合距离发生改变。同时,提出了一个新变量-伸展度ED的计算公式,以此定量表征药物分子对蛋白质分子微区构象的影响。图8表3参31     

土大黄苷与牛血清白蛋白结合反应机制及金属离子的介导作用

应用荧光光谱法结合紫外-可见分光光度法研究了中药分子土大黄苷(rhaponticin,RT)与牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)的结合反应机制,并考察了金属离子的介导作用.依据不同理论模型测定了反应体系的结合常数K、结合位点数n,并进行了分析比较,探讨了荧光猝灭机制.根据 Fōrster 非辐射能量转移机制确定了授体-受体间结合距离和能量转移效率.采用同步荧光技术考察了RT对BSA分子构象的影响.结果表明:不同理论模型计算的结合参数基本相符并显示出RT与BSA结合反应形成了稳定的静态复合物,RT对BSA分子的结构域微区构象产生了影响,导致BSA相应结构微区疏水环境改变.金属离子钴(Ⅱ),镍(Ⅱ)竞争RT与BSA的结合反应,使BSA-RT的结合距离发生改变.同时,提出了一个新变量-伸展度ED的计算公式,以此定量表征药物分子对蛋白质分子微区构象的影响.     

近红外光谱技术在水质监测中的应用

近红外光谱技术(NIRS)可通过建立校正模型实现对未知样品的定性或定量分析,在废水总氮、总磷的快速分析和废水综合指标BOD、COD、pH监测分析中,都能获得理想的结果,与国标法具有较高的相关性.综述了近红外光谱分析技术的特点及其在水质监测领域的应用,展望了近红外光谱分析技术在水质监测领域的广阔前景和研究领域.     

反玉米素的结构及其红外光谱性质的指认研究

[目的]将振动光谱（红外光谱）试验研究技术与理论研究方法相结合,较详细地探讨反玉米素的几何构型和红外光谱数据.[方法]采用理论化学计算的方法,得到玉米素的以上2个稳定合理几何构型和相关的分子振动光谱数据.以阿拉丁公司的反玉米素为样品,采用溴化钾压片的方法在Perkin-Elmer Spectrum 100型傅立叶变换红外光谱仪测定了其红外光谱,同时借助模拟计算结果,对各个红外光谱数据进行指认.[结果]从键长特点和电荷分布的角度,指出了顺式构型和反式构型具有不同生物化学活性的微观因素.同时,确定反玉米素的振动类型与属性.[结论]该研究有助于对反玉米素的进一步开发应用.     

近红外光谱法快速测定烟草中淀粉含量

[目的]快速测定烟草中淀粉的含量。[方法]采用近红外(NIR)漫反射光谱仪扫描140个烤烟烟叶样品,连续流动法测定其淀粉的含量,多种参数方法对谱图进行处理,最后选择消除常数法对光谱进行预处理和偏最小二乘法对数据进行拟合,建立了烤烟中淀粉的NIR预测模型,并对这些模型进行了外部验证。[结果]淀粉的预测值与连续流动法测定值的平均相对偏差均在5%以内,精密度RSD均小于5%。[结论]该模型可快速测定烟叶中淀粉的含量,对控制烟草调制过程中淀粉的转化和烟草制品中的淀粉含量具有重要意义。     

基于反射率、吸光度和Kubelka-Munk光谱数据的黄桃早期损伤程度检测

为提高黄桃损伤程度无损检测识别的准确率，采集健康和不同损伤程度黄桃（Amygdalus persica）的反射光谱（R）、吸收光谱（A）、Kubelka-Munk光谱（K-M），并基于反射光谱、吸收光谱、Kubelka-Munk光谱等原始光谱和RAW、BOC、DT、SG、SNV等预处理方法后的光谱建立偏最小二乘判别分析（partial least squares discriminant analysis,PLS-DA）、极限梯度提升（extreme gradient boosting,XGBoost）和随机森林（random forest,RF）模型，比较3种模型检测效果，选出正确率较高模型并构建其特征波长下的模型，并对结果再次进行比较。结果显示，基于3种原始光谱和SG预处理后光谱的RF模型判别效果较优，整体准确率均达到了90.00%以上。利用竞争性自适应重加权（CARS）和无信息变量消除（UVE）算法对3种原始光谱和SG预处理后的光谱进行波长筛选，并再次建立RF模型。结果显示，A-RAW-CARS-RF模型和K-M-SG-CARS-RF模型相比于全光谱下的RF模型判别效果得到了改善...     

光谱分析技术在水果品质与安全检测中的应用

【目的】对可见光/近红外光谱和拉曼光谱应用于我国水果品质与安全检测领域近年来的研究成果进行总结,并展望其未来发展方向。【方法】文章在纵向梳理基于光谱分析技术检测水果品质与安全研究文献的基础上,深入分析了可见光/近红外光谱和拉曼光谱在我国水果品质(包括内部糖、酸、可溶性固形物、维生素C含量、内部霉变、坚实度及外部缺陷、损伤检测)与安全(农药残留)检测中的研究状况及存在的问题。【结果】在我国,可见光/近红外光谱技术广泛应用于水果各品质指标检测研究,并取得了大量研究成果。拉曼光谱技术在我国水果品质分析领域获得成功应用较少,但在水果农药残留量检测方面比可见光/近红外光谱分析技术更具优势。【结论】可见光/近红外光谱和拉曼光谱在水果品质与安全检测方面应用广泛,但存在较多问题。同时检测指标多、通用性强的便捷式检测系统和痕量检测是未来光谱分析技术在水果质量检测与分级方面的发展方向。     

基于光声光谱深度扫描的单粒玉米种子发芽率无损检测方法

目的 针对目前玉米种子发芽率快速无损检测方法易受种子表皮颜色影响的问题,拟采用光声光谱深度扫描技术提高玉米种子发芽率的检测精度。方法 选取3种不同颜色、6个品种的玉米样本,利用人工老化方法得到8种不同老化时间的玉米种子;通过调制光谱频率获得7种不同深度的光声光谱信息,并利用主成分分析分别得到最佳扫描频率和特征光谱,比较偏最小二乘法回归、BP神经网络、广义回归神经网络和支持向量回归等发芽率预测模型精度。结果 光声光谱最佳扫描频率为500 Hz,支持向量回归的预测模型精度最高,相关系数均超过0.980 0。6个品种玉米种子的发芽率预测相关系数分别为0.983 8,0.984 7,0.983 6,0.987 8,0.983 3和0.994 7,6个品种混合的玉米种子发芽率预测相关系数为0.942 1。结论 通过拓展光谱、声音和深度信息,光声光谱深度扫描技术适用于不同颜色的玉米发芽率高精度检测,具有较好的泛化能力。