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基于荧光光谱技术对牛奶的成分分析

作　者: 谷玲
导　师: 高淑梅
学　校: 江南大学
专　业: 光学工程
关键词: 牛奶吸收光谱荧光光谱同步荧光光谱荧光寿命偏振光
分类号: O657.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着人们生活水平的提高,对牛奶的质量和安全性要求越来越高,寻找快速准确的牛奶质量检测技术势在必行。由于目前的牛奶质量检测手段尚存在缺陷,给不法商贩以可乘之机。本文主要针对目前饮用最多的市售液态奶的荧光光谱进行了实验和理论的研究。本文采用AvaSpec-2048型光纤光谱测量系统和FLS920型稳态和时间分辨荧光光谱仪获得了不同浓度牛奶的吸收光谱、三维荧光光谱、时间分辨光谱、偏振荧光光谱和同步荧光光谱,并利用相关的软件进行了处理与分析,从实验和理论两个方面对牛奶光谱进行了机理研究。研究结果表明:1.牛奶在200-600nm范围内均有较强的吸收,随着浓度的增加,吸收峰的位置发生红移,且谱宽变宽。当浓度达到0.8%时,其吸收谱出现了饱和吸收现象。提出200-300nm的牛奶吸收谱主要是由蛋白质和维生素多种成分共同产生的,在300nm后可能主要是VB2的贡献。且随着浓度的增加,牛奶中的不同成分之间可能形成二聚体,产生共轭结构和助色团,从而引起吸收峰的红移。2.在255-310nm光激发下,不同浓度的牛奶在285-500nm范围存在较强的荧光。宽度约为150nm。3.牛奶的荧光光谱主要是由五个拟合谱峰组成的,提出峰Ⅰ(315nm)是受乳糖影响的蛋白质产生的,峰Ⅱ(331nm)是脂肪和VE所为,峰Ⅲ(348nm)是蛋白质直接贡献,峰Ⅳ(356nm)可能是由蛋白质和一些未知物质的贡献,峰Ⅴ(400nm左右)是维生素VA、VB1和VB6等多种物质共同产生的。4.牛奶的同步荧光光谱在200-450nm激发范围内存在很强的荧光,其中浓度为1%牛奶体现的光谱信息较多,由8个拟合曲线组成的。分析认为,其中279nm和332nm荧光峰是由乳糖产生的,295nm、316nm和390nm处的分别是由蛋白质、维生素E和维生素B1产生的,349nm处的是由乳糖和部分维生素共同产生的,其它荧光峰位未找到相应的对应物。5.牛奶中存在很多种较短寿命的荧光团。其中蛋白质的荧光寿命约为6ns左右,乳糖的约为1.7ns,维生素E的为1.2ns,维生素B6的为11.9ns,维生素B1的为5ns。6.牛奶的偏振荧光光谱出现了多个荧光峰。提出315nm处的荧光峰是部分蛋白质受乳糖的影响产生的,330nm处的荧光峰是由维生素E和饱和脂肪酸产生的,348nm是由蛋白质直接产生的,356nm可能也是由蛋白质产生的,415nm是由维生素B1产生的,490nm处的荧光峰是由维生素A产生的。因此,牛奶的偏振荧光光谱可以体现的牛奶成3.分信息较多,为牛奶的成分检测提供一种新的途径。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-10
  1.1 课题意义  8
  1.2 国内外牛奶检测方法及其研究现状  8-9
  1.3 本课题的内容  9-10
第二章基本原理  10-18
  2.1 牛奶的组成  10
  2.2 紫外-可见吸收光谱的基本原理  10-12
    2.2.1 电子跃迁  11-12
    2.2.2 朗伯-比尔定律  12
  2.3 荧光光谱理论  12-14
    2.3.1 荧光产生机理  12-13
    2.3.2 荧光的主要参数  13
    2.3.3 影响荧光的主要因素  13-14
  2.4 荧光光谱技术  14-18
    2.4.1 三维荧光光谱  14-15
    2.4.2 同步荧光光谱  15
    2.4.3 时间分辨光谱  15-16
    2.4.4 偏振荧光光谱  16-18
第三章基于牛奶吸收光谱和荧光光谱的成分分析  18-30
  3.1 牛奶的吸收光谱  18-21
    3.1.1 实验仪器  18
    3.1.2 实验材料与方法  18-19
    3.1.3 牛奶的吸收光谱  19-21
  3.2 牛奶的荧光光谱  21-26
    3.2.1 实验仪器与方法  21-22
    3.2.2 实验材料与实验方法  22
    3.2.3 牛奶荧光光谱的成分分析  22-26
  3.3 机理分析  26-28
    3.3.1 牛奶浓度对荧光光谱的影响  26
    3.3.2 多峰拟合法对牛奶的成分分析  26-28
  3.4 本章小结  28-30
第四章牛奶的同步荧光光谱、荧光寿命和偏振光谱特性及成分分析  30-44
  4.1 牛奶的同步荧光光谱特性及成分分析  30-35
    4.1.1 实验材料与方法  30
    4.1.2 不同offset 的三维同步荧光光谱  30-31
    4.1.3 乳糖和维生素的同步荧光光谱  31-33
    4.1.4 温度对牛奶的同步荧光光谱的影响  33-34
    4.1.5 机理分析  34-35
  4.2 牛奶的荧光寿命及成分分析  35-38
    4.2.1 牛奶的荧光寿命  35-37
    4.2.2 温度对牛奶荧光寿命的影响  37-38
  4.3 牛奶的偏振荧光光谱及成分分析  38-41
    4.3.1 牛奶的偏振光谱检测  38-40
    4.3.2 温度对牛奶偏振特性的影响  40-41
    4.3.3 牛奶的偏振光谱产生机理分析  41
  4.4 本章小结  41-44
第五章总结与展望  44-46
  5.1 总结  44-45
  5.2 展望  45-46
致谢  46-48
参考文献  48-52
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  52

基于荧光光谱技术对牛奶的成分分析

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