CN107255629A - 一种食品中罗丹明b快速检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及食品检测领域,具体涉及一种食品中罗丹明B快速检测方法。首先提取食品中的罗丹明B,置于比色皿中进行三维荧光光谱采集;随后采用平行因子法将具有代表性的特征性荧光光谱数据提取出来,运用通过对特定的激发波长/发射波长下的荧光强度进行定性分析和浓度范围进行判定。本发明涉及到的一种三维荧光光谱法可以用于对食品是否含有罗丹明B进行定性分析,通过平行因子和筛选特征性激发波长/发射波长对罗丹明B含量范围进行简单的判定,为执法部门提供一种简单、快速的罗丹明B判别方法。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种食品中罗丹明B的快速检测方法,具体是一种基于三维荧光光谱采集罗丹明B,并联合平行因子法对荧光光谱数据进行分析并以此辨别食品中是否含有罗丹明B。
背景技术
罗丹明B又名碱性玫瑰精或玫瑰红B,是一种人工合成的荧光染料,易溶于水、乙醇,微溶于氯仿和盐酸等溶液。摄入罗丹明B会对肝、脾、肾和心脏血液等都具有一定的损害,严重者引起致畸或致癌作用。罗丹明B于2008年被列入《食品中可能违法添加的非食用物质和易滥用的食品添加剂名单》,由于罗丹明B具有使用成本低、作色效果好和性能稳定等特点,一些食品商家为降低成本提高利润,将其用于食品中,成为危害公众食品安全的隐患。
目前传统的罗丹明B检测方法主要有高效液相色谱串联质谱检测法、高效液相色谱荧光检测法、高效液相色谱紫外检测法等检测方法。虽然这些方法能够对罗丹明B进行准确的定性和定量检测,但是其检测周期长、操作复杂,且需要专业人员在大型分析检测实验室中进行操作,难以对食品中的罗丹明B进行快速有效的检测。
通过对现有的快速检测技术进行检索发现,三维同步荧光光谱在食品领域中均有不同的应用潜力。特别是近些年来食品中的应用较多,特别是在食用植物油、奶制品和饮料等。因此,荧光光谱检测技术在理论上和实践中都被证明能够有效的用于食品质量和安全相关的特征性物质快速检测。
进一步检索发现,罗丹明B化学名为9-(2-羧基苯基)-3,6-双(二乙氨基)氯化物,具有共轭双键结构在特定的荧光光谱。但是在实践检测应用过程中发现对于食品中微量的罗丹明B而言,其荧光发射强度较弱难以满足检测需求。本发明利用三维荧光光谱技术采集辣椒或花椒中存在的罗丹明B的光谱数据,采用平行因子法对其进行降维处理去除相关性较差的冗余数据,通过激发波长/发射波长法对其进行定性分析和对罗丹明B的含量范围进行定量分析,藉此将三维荧光光谱法结合平行因子用于食品中的罗丹明B快速检测未见报道。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足之处,提出了一种三维荧光光谱联合平行因子法快速辨别食品中的罗丹明B。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种罗丹明B三维荧光光谱的采集和数据处理方法。首先用溶剂将食品中的罗丹明B溶解下来,置于比色皿中进行三维荧光光谱采集;随后采用平行因子法(PARAFAC)将具有代表性的特征性荧光光谱数据提取出来,运用通过对特定的激发波长/发射波长下的荧光强度进行定性分析和浓度范围进行判定。
所述的食品中的罗丹明B溶解下来是指采用水或乙醇等溶剂浸泡5-20分钟,将其置入比色皿中。
所述的采用平行因子法(PARAFAC)将具有代表性的特征性荧光光谱数据提取出来是指,采用多维数据处理方法中的平行因子法将三维荧光光谱数据进行提取,将冗余数据进行剔除,最后获得一组特征性二维荧光光谱数据。
所述的激发波长/发射波长是指采用平行因子法筛选一个或一组特征性强、灵敏度高的激发光并选择其相应的波长,发射波长是指在固定的激发波长下对食品进行激发处理,产生一系列的发射光谱。同时筛选荧光强度最大的发射波长和其相对应的激发波长组成激发波长/发射波长,该激发波长/发射波长下的荧光强度能有效的对罗丹明B进行定性和定量分析。所述激发波长/发射波长为500/500 nm、520/500 nm或540/500 nm,优选540/500 nm。
本发明的有益效果在于:
针对现有的不法商家将非食用的罗丹明B作为食品添加剂对辣椒或花椒进行染色,引发了一系列的食品安全事件。传统的罗丹明B检测方法主要基于高效液相色谱串联质谱检测法、高效液相色谱荧光检测法、高效液相色谱紫外检测法等检测方法。这些方法虽然能够对食品中的罗丹明B进行有效的定性和定量检测,并且具有灵敏度高、稳定性好等优点。但是对于执法部门而言,急需一种能在现场对食品中罗丹明B进行快速定性检测的方法。本发明涉及到一种三维荧光光谱法可以用于对食品是否含有罗丹明B进行定性分析,通过平行因子和筛选特征性激发波长/发射波长对罗丹明B含量范围进行简单的判定,为执法部门提供一种简单、快速的罗丹明B判别方法。
附图说明
图 1为食品中典型的罗丹明B三维荧光光谱图;
图2为激发波长loading得分图;
图3为特征性激发光谱激发下产生的发射光谱图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例花椒或辣椒中罗丹明B的快速检测
步骤一:采集三维荧光光谱
(1)样品前处理:采用电子分析天平称取花椒或辣椒10g,使用100ml纯净水或乙醇做溶剂浸泡40 min,用滤纸过滤至容量瓶中待测。
(2)荧光光谱采集参数设定:三维荧光光谱扫描条件设置为:激发波长(Ex):200-900 nm;狭缝宽度为10 nm,间隔20 nm;发射波长(Em):200-900 nm,狭缝宽度10 nm,间隔1nm,共有701点数据;150 W 氙弧灯做为激发光源。
(3)光谱采集和数据保存:将预处理过的样本移至1×1 cm荧光石英比色皿中(被测样本至少达到比色皿高度的2/3),在设定好的参数条件下对样品进行检测,检测谱图如图1所示,图中显示罗丹明B有一个特征性三维荧光光谱峰。
步骤二:三维荧光光谱去噪、降维处理
(1)软件安装,在计算机中安装MATLAB R2014a (MathWorks,USA)软件,并将RasmusBro等人研发的平行因子处理软件安装到MATLAB路径中,(Stedmon C A, Bro R.Characterizing dissolved organic matter fluorescence with parallel factoranalysis: a tutorial[J]. Limnology & Oceanography Methods, 2008, 6(11):572-579.)。
(2)去噪处理:通过平行因子法中[CutData]=EEMCut(OriginalData,20,20,NaN,NaN,'No')的命令对三维荧光光谱图谱进行去除噪音处理,将三维荧光光谱中的瑞利散射、拉曼散射和杂峰去除,在保证特征性光谱数据的完整性的同时,去除干扰性因素。通过对三维荧光光谱的预处理,能够降低外界干扰因素,提高罗丹明B检测灵敏度和准确性。
(3)三维荧光数据降维处理:采用PlotLoadings(Test3,7)命令对预处理完的三维荧光光谱数据的每一个激发波长下的二维荧光数据进行loading值评分,筛选出特征性强的激发波长作为激发光源,获得降维后的二维荧光光谱数据。图2为罗丹明B的loading得分图,loading值与强度成正比,因此可以通过loading值对三维荧光光谱进行降维处理,筛选特征性最好、信号最强的激发波长(500~540 nm)下的发射波长作为罗丹明B荧光光谱信号。
步骤三:食品中罗丹明B定性和半定量检测:图3为降维后的不同浓度罗丹明B二维荧光光谱吸收波长图。图中可以清晰的看到罗丹明B在发射波长500nm处有一个特征性荧光光谱峰,且强度与罗丹明B量呈现线性正相关。因此通过三维荧光光谱法可以对食品中的罗丹明B进行快速定性和定量检测。对降维后的二维荧光光谱图进行分析比较,设定一系列的荧光强度阈值,当特征峰的罗丹明B荧光强度大于4.7时可以判定该食品中含有罗丹明B,作为基于荧光光谱判定罗丹明B存在的重要依据。当荧光强度在5.3时其食品中罗丹明B含量为0.004mg/ml;5.8时其食品中的罗丹明B含量0.009mg/ml。
步骤四:优化条件
在三维荧光光谱快速对食品中的罗丹明B含量进行检测过程中,罗丹明B在食品中的含量与荧光强度符合朗伯比尔定律,因此可以通过荧光强度直接对罗丹明B进行定性和定量检测。本方法通过对罗丹明B进行激发波长、发射波长全波长扫描发现,食品中存在一些非罗丹明B或由于机器因素引起的噪音影响检测结果,因此通过平行因子法对其进行去噪处理。并且采用loading得分图及二维荧光光谱图进行分析发现, 激发波长/发射波长为500/500,520/500,540/500处具有特征性吸收峰,其中540/500为最强吸收峰,因此采用激发波长/发射波长为540/500nm处的吸收峰对罗丹明B进行定性和定量检测。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种食品中罗丹明B快速检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)三维荧光光谱数据采集:对食品中的罗丹明B进行提取,设置三维荧光光谱扫描条件,采用特定的荧光激发波长范围和发射波长范围采集样本中的罗丹明B荧光光谱;
(2)三维荧光光谱数据降维处理:采用平行因子法对三维荧光光谱进行校正处理,去除冗余性数据,提取特征性二维荧光光谱数据,并以阵列的形式呈现出来;
(3)筛选特征性激发波长/发射波长:以平行因子法降维得到的波长作为激发波长,以该激发波长下的最强吸收峰作为发射波长,组成激发波长/发射波长并获取其荧光强度,判定食品中罗丹明B的有无及含量范围。
2.根据权利要求1所述的一种食品中罗丹明B快速检测方法,其特征在于:步骤(1)所述对食品中的罗丹明B进行提取是采用水或乙醇浸泡待测试食品5~20分钟。
3.根据权利要求1所述的一种食品中罗丹明B快速检测方法,其特征在于,步骤(1)所述三维荧光光谱的扫描条件为:激发波长Ex:200-900 nm;狭缝宽度为10 nm,间隔20 nm;发射波长Em:200-900 nm,狭缝宽度10 nm,间隔1 nm,共有701点数据;150 W 氙弧灯作为激发光源。
4.根据权利要求1所述的一种食品中罗丹明B快速检测方法,其特征在于:步骤(2)所述冗余性数据包括瑞利散射、拉曼散射和杂峰。
5.根据权利要求1所述的一种食品中罗丹明B快速检测方法,其特征在于:步骤(2)所述特征性二维荧光光谱数据是通过将校正处理后的三维荧光光谱数据的每一个激发波长下的二维荧光数据进行loading值评分,筛选出特征性强的激发波长作为激发光源,进而获得的降维后的二维荧光光谱数据。
6.根据权利要求1所述的一种食品中罗丹明B快速检测方法,其特征在于:步骤(3)所述以平行因子法降维得到的波长是指通过平行因子法将校正处理后的三维荧光光谱数据的每一个激发波长下的二维荧光数据进行loading值评分,筛选得到的特征性最强的激发波长。
7.根据权利要求1所述的一种食品中罗丹明B快速检测方法,其特征在于,步骤(3)所述食品中罗丹明B的有无及含量范围的判定方法为:
当特征峰的罗丹明B荧光强度大于4.7时可以判定该食品中含有罗丹明B;
当荧光强度在5.3时其食品中罗丹明B的含量为0.004mg/ml;
当荧光强度在5.8时其食品中罗丹明B的含量为0.009mg/ml。
8.根据权利要求1所述的一种食品中罗丹明B快速检测方法,其特征在于,步骤(3)所述激发波长为500~540 nm。
9.根据权利要求1所述的一种食品中罗丹明B快速检测方法,其特征在于,步骤(3)所述激发波长/发射波长为540/500 nm。
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