CN101566588A - 基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置及其方法。它包括太赫兹波源、聚乙烯光纤输入端、聚乙烯光纤、聚乙烯光纤输出端、长方形玻璃器皿，由太赫兹波源发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端输入，通过聚乙烯光纤，经聚乙烯光纤输出端输出，聚乙烯光纤中间部分置于长方形玻璃器皿中。利用食用油的吸收率随太赫兹波频率变化曲线，结合太赫兹波对于有机分子的指纹识别能力，通过对吸收率曲线上的特征吸收峰指认，实现对食用油的成分进行快速的识别检测。本发明用于对食用油成分的快速检测与识别，具有速度快，精度高，分辨率好，实验操作方便、测试数据处理简单精确的特点。

Description

基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置及其方法

技术领域

本发明涉及太赫兹科学技术应用领域，具体涉及一种基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置及其方法。

背景技术

构成油脂的脂肪酸影响油脂的性质，因此分析油脂的脂肪酸组成是常见的油脂研究分析项目之一。目前常用的脂肪酸分析方法是气相色谱法。气相色谱法是利用色谱柱中装入载体或固定液，用载气把将要分析的混合物带入色谱柱，在一定的温度和压力下，各气体组分在载气和固定液薄膜的气液两相中的分配系数不同，随着载气的向前流动，样品各组分在气、液两相中反复进行分配，使脂肪酸各组分的移动速度有快有慢，从而可将各组组分分离开。然后按照校正峰面积归一化计算结果。气相色谱仪的进样装置可选配用填充柱或配用毛细管柱，可使用分流式进样装置，也可使用非分流式进样装置。柱箱应能将色谱柱的温度加热至260°以上，并能维持所需温度，填充柱管柱由与被分析的物质惰性材料制成(例如玻璃或不锈钢)。脂肪酸特别是十二碳以上的长链脂肪酸，一般不宜直接进行气相色谱分析，其原因是脂肪酸的沸点高，且高温下不稳定，易裂解，分析中容易造成损失。因此对脂肪酸及油脂的脂肪酸组成分析时，先将脂肪酸或油脂与甲醇反应，制备出脂肪酸甲酯，降低沸点，提高其稳定性，然后再进行气相色谱分析。

对于油类中甘一酯、甘二酯、甘三酯的分析、分离可采用柱色谱方法、棒状薄层分析技术、高压液相色谱法等。其中柱色谱法采用硅胶作为载体装柱，根据甘一酯、甘二酯、甘三酯的极性不同，分别用不同极性的溶剂洗脱吸附于硅胶上的样品，依次得到甘三酯、甘二酯和游离脂肪酸、甘一酯组分，称重后可计算出三者的百分含量。红外光吸收光谱法可用于检测天然油脂、精炼或氢化动植物油脂、脂肪酸、脂肪酸酯中是否存在反式酸。但是要求反式酸的总量不低于1％时，可对其进行定量测定。

以上是几种常用的食用油成分检测技术，不但在样品提纯、萃取等预处理技术方面要求十分复杂，后期检测条件也要求苛刻，检测周期较长，并且对样品含量也有一定的要求。

太赫兹波通常指的是频率在0.1THz～10THz之间的电磁波，其波段在微波和红外光之间，属于远红外波段。物质的太赫兹波谱非常重要，包含着丰富的物理和化学信息，利用太赫兹波对于有机分子的“指纹”识别能力，通过引入太赫兹波光谱技术，结合聚乙烯光纤可以对食用油的成分进行快速的检测，国内外尚无这样的技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置及其方法。

基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置包括太赫兹波源、聚乙烯光纤输入端、聚乙烯光纤、聚乙烯光纤输出端、长方形玻璃器皿，由太赫兹波源发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端输入，通过聚乙烯光纤，经聚乙烯光纤输出端输出，聚乙烯光纤中间部份置于长方形玻璃器皿中。

所述的聚乙烯光纤输入端和聚乙烯光纤输出端的半径为0.4～2.5mm，长度为2～10cm。聚乙烯光纤的半径为1～4.5μm。长方形玻璃器皿的长为500～5000mm、宽为500～2000mm、高为500～1000mm。太赫兹波源1为太赫兹时域光谱系统THz-TDS。

基于聚乙烯光纤的食用油成分探测方法包括如下步骤：

1)当长方形玻璃器皿5不放有待测食用油时，由太赫兹波源1发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端2输入，通过聚乙烯光纤3，经聚乙烯光纤输出端4输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得参考的太赫兹波功率随频率变化P₀(ω)；

2)当长方形玻璃器皿5放有待测食用油时(待测食用油要部分漫过聚乙烯光纤3)，由太赫兹波源1发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端2输入，通过聚乙烯光纤3，经聚乙烯光纤输出端4输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得待测食用油的太赫兹波功率随频率变化P_s(ω)；

3)待测食用油的吸收率α随太赫兹波频率变化可以表示为

$\mathrm{\α}=\frac{1}{m}\ln \frac{P_0\left(\mathrm{\ω}\right)}{P_s\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中m是待测食用油在长方形玻璃器皿的质量，ω是频率，P₀(ω)是参考的太赫兹波功率随频率变化，P_s(ω)是测得待测食用油的太赫兹波功率随频率变化。

4)利用待测食用油的吸收率α随太赫兹波频率变化曲线，结合太赫兹波对于有机分子的指纹识别能力，通过对吸收率曲线上的特征吸收峰指认，实现对食用油的成分进行快速的识别检测。

本发明用于对食用油成分的快速检测与识别，具有速度快，精度高，分辨率好，实验操作方便、测试数据处理简单精确的特点。

附图说明

图1是基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置结构示意图；

图2是玉米胚芽油中十六烷酸，十八烷酸，油酸和亚油酸成分检测的吸收谱特征峰；

图中：太赫兹波源1、聚乙烯光纤输入端2、聚乙烯光纤3、聚乙烯光纤输出端4、长方形玻璃器皿5。

具体实施方式

如图1所示，基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置包括太赫兹波源1、聚乙烯光纤输入端2、聚乙烯光纤3、聚乙烯光纤输出端4、长方形玻璃器皿5，由太赫兹波源1发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端2输入，通过聚乙烯光纤3，经聚乙烯光纤输出端4输出，聚乙烯光纤3中间部份置于长方形玻璃器皿5中。

所述的聚乙烯光纤输入端2和聚乙烯光纤输出端4的半径为0.4～2.5mm，长度为2～10cm。聚乙烯光纤3的半径为1～4.5μm。长方形玻璃器皿5的长为500～5000mm、宽为500～2000mm、高为500～1000mm。太赫兹波源1为太赫兹时域光谱系统THz-TDS。

基于聚乙烯光纤的食用油成分探测方法，其特征在于包括如下步骤：

1)当长方形玻璃器皿5不放有待测食用油时，由太赫兹波源1发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端2输入，通过聚乙烯光纤3，经聚乙烯光纤输出端4输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得参考的太赫兹波功率随频率变化P₀(ω)；

2)当长方形玻璃器皿5放有待测食用油时(待测食用油要部分漫过聚乙烯光纤3)，由太赫兹波源1发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端2输入，通过聚乙烯光纤3，经聚乙烯光纤输出端4输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得待测食用油的太赫兹波功率随频率变化P_s(ω)；

3)待测食用油的吸收率α随太赫兹波频率变化可以表示为

$\mathrm{\α}=\frac{1}{m}\ln \frac{P_0\left(\mathrm{\ω}\right)}{P_s\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中m是待测食用油在长方形玻璃器皿的质量，ω是频率，P₀(ω)是参考的太赫兹波功率随频率变化，P_s(ω)是测得待测食用油的太赫兹波功率随频率变化。

4)利用待测食用油的吸收率α随太赫兹波频率变化曲线，结合太赫兹波对于有机分子的指纹识别能力，通过对吸收率曲线上的特征吸收峰指认，实现对食用油成分进行快速的识别检测。

本发明的工作过程：利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS，计算机控制THz-TDS输出太赫兹波频率在0.2-1.8THz频段，在测试过程中，实验系统的信噪比为1000，温度为298K。谱分辨率好于40GHz。

基于聚乙烯光纤的食用油成分探测方法，其特征在于包括如下步骤：

1)当长方形玻璃器皿5不放有待测食用油时，由太赫兹波源1发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端2输入，通过聚乙烯光纤3，经聚乙烯光纤输出端4输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得参考的太赫兹波功率随频率变化P₀(ω)；

2)当长方形玻璃器皿5放有待测食用油时(待测食用油要部分漫过聚乙烯光纤3)，由太赫兹波源1发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端2输入，通过聚乙烯光纤3，经聚乙烯光纤输出端4输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得待测食用油的太赫兹波功率随频率变化P_s(ω)；

3)待测食用油的吸收率α随太赫兹波频率变化可以表示为

$\mathrm{\α}=\frac{1}{m}\ln \frac{P_0\left(\mathrm{\ω}\right)}{P_s\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中m是待测食用油在长方形玻璃器皿的质量，ω是频率，P₀(ω)是参考的太赫兹波功率随频率变化，P_s(ω)是测得待测食用油的太赫兹波功率随频率变化。

4)利用待测食用油的吸收率α随太赫兹波频率变化曲线，结合太赫兹波对于有机分子的指纹识别能力，通过对吸收率曲线上的特征吸收峰指认，实现对食用油成分进行快速的识别检测。

实施例1

玉米胚芽油中十六烷酸，十八烷酸，油酸和亚油酸成分的检测

利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS，计算机控制THz-TDS输出太赫兹波频率在0.2-1.8THz频段，在测试过程中，实验系统的信噪比为1000，温度为298K。谱分辨率好于40GHz。待测食用油为玉米胚芽油，待测玉米胚芽油的质量为100克。先测量当长方形玻璃器皿5不放有待测食用油时，由太赫兹波源1发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端2输入，通过聚乙烯光纤3，经聚乙烯光纤输出端4输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得参考的太赫兹波功率随频率变化P₀(ω)；再测量当长方形玻璃器皿5放有玉米胚芽油时(玉米胚芽油要部分漫过聚乙烯光纤3)，由太赫兹波源1发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端2输入，通过聚乙烯光纤3，经聚乙烯光纤输出端4输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得待测食用油的太赫兹波功率随频率变化P_s(ω)；计算玉米胚芽油吸收率α随太赫兹波频率变化曲线，得到玉米胚芽油中十六烷酸，十八烷酸，油酸和亚油酸成分的特征峰如图2所示，实现对食用油成分进行快速的识别检测。

Claims (6)

1.一种基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置，其特征在于包括太赫兹波源(1)、聚乙烯光纤输入端(2)、聚乙烯光纤(3)、聚乙烯光纤输出端(4)、长方形玻璃器皿(5)，由太赫兹波源(1)发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端(2)输入，通过聚乙烯光纤(3)，经聚乙烯光纤输出端(4)输出，聚乙烯光纤(3)中间部份置于长方形玻璃器皿(5)中。

2.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置，其特征在于所述的聚乙烯光纤输入端(2)和聚乙烯光纤输出端(4)的半径为0.4～2.5mm，长度为2～10cm。

3.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置，其特征在于所述的聚乙烯光纤(3)的半径为1～4.5μm。

4.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置，其特征在于所述的长方形玻璃器皿(5)的长为500～5000mm、宽为500～2000mm、高为500～1000mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯光纤的食用油成分探测装置，其特征在于所述的太赫兹波源(1)为太赫兹时域光谱系统THz-TDS。

6.一种使用如权利要求1所述装置的基于聚乙烯光纤的食用油成分探测方法，其特征在于包括如下步骤：

1)当长方形玻璃器皿(5)不放有待测食用油时，由太赫兹波源(1)发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端(2)输入，通过聚乙烯光纤(3)，经聚乙烯光纤输出端(4)输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得参考的太赫兹波功率随频率变化P₀(ω)；

2)当长方形玻璃器皿(5)放有待测食用油时(待测食用油要部分漫过聚乙烯光纤(3))，由太赫兹波源(1)发出的太赫兹波由聚乙烯光纤输入端(2)输入，通过聚乙烯光纤(3)，经聚乙烯光纤输出端(4)输出，利用太赫兹时域光谱系统THz-TDS自带的探测器测得待测食用油的太赫兹波功率随频率变化P_s(ω)；

3)待测食用油的吸收率α随太赫兹波频率变化可以表示为

$\mathrm{\α}=\frac{1}{m}\ln \frac{P_0\left(\mathrm{\ω}\right)}{P_s\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中m是待测食用油在长方形玻璃器皿的质量，ω是频率，P₀(ω)是参考的太赫兹波功率随频率变化，P_s(ω)是测得待测食用油的太赫兹波功率随频率变化。

4)利用待测食用油的吸收率α随太赫兹波频率变化曲线，结合太赫兹波对于有机分子的指纹识别能力，通过对吸收率曲线上的特征吸收峰指认，实现对食用油成分的快速检测识别。

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