CN107436288A - 一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法 - Google Patents

一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法 Download PDF

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Abstract

一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法,首先通过分光光度计测量不同等级的橄榄油在320nm‑780nm近紫外‑可见光波段内的吸收谱，进行初步分析，然后在不同温度下进行受激布里渊散射实验，可知不同等级橄榄油的散射频移随温度的变化关系，结合以上两种方法可达到橄榄油等级鉴别的目的。发明包括：分光光度计、脉冲激光器、半波片、四分之一波片、偏振片、凸透镜、石英比色皿、反射镜、法布里珀罗标准具、长焦镜头、ICCD、计算机和不同等级橄榄油样品。主要通过光谱的吸收特征峰出现的个数、波段、强度以及受激布里渊散射频移来进行分析，发明优点在于直观，精度高，检测结果准确，在食品安全检测领域内具有独特的地位和价值。

Description

一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法
技术领域
本发明涉及到两种光谱检测技术，具体为透射吸收光谱法和受激布里渊散射技术。
背景技术
橄榄油被人们喻为“液体黄金”，可分为两大类(即初榨橄榄油和精炼橄榄油)、五个等级(特级初榨橄榄油、优质初榨橄榄油、普通初榨橄榄油、普通橄榄油和橄榄果渣油)，其中特级初榨橄榄油是等级最高，质量最好，最符合人体吸收的天然产品，这样它们的价格也千差万别，这也是橄榄油掺伪的主要因素。随着橄榄油日益受到消费者的关注，橄榄油的消耗量也是连年增加，在利益的驱使下，有些生产商以高价出售低等级的橄榄油或者进行勾兑，危害人们的健康。
本发明涉及的一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法，发明采用的透射吸收光谱法具有简单，快速的优点，可以对橄榄油进行定性检测和一定程度的定量测定。而受激布里渊散射方法与常规的检测方法不同，它是一种调频检测技术，即探测回波信号中发生频移的布里渊信号，这种方法具有高测量精度、高信噪比的优点。通过两种光谱检测的综合分析，可以高效准确的鉴别橄榄油的等级。
发明内容
一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法，其特征在于按以下步骤进行操作：准备好不同等级橄榄油；打开分光光度计和计算机，通过计算机上的软件与分光光度计匹配连接；将未装样品的空石英比色皿放入分光光度计中，波长在200nm-1400nm，进行光谱基准处理；分别将不同等级橄榄油倒入石英比色皿中，测量不同等级橄榄油在近紫外-可见光波段的吸收光谱；打开激光器、ICCD和计算机，并调试好光路，保证光轴在同一水平线上；将不同等级橄榄油分别倒入比色皿中，调节好比色皿的位置，使激光焦点汇聚在待测橄榄油内，并采用水浴法对待测橄榄油进行控温，在不同温度下重复上述实验；采集受激布里渊散射圆弧光谱图，计算受激布里渊散射频移，对不同等级橄榄油的吸收光谱图及散射频移随温度的变化进行分析。
电脑使用软件连接紫外可见近红外分光光度计，光谱检测波长范围为200nm-1400nm。
采用的激光输出为532nm的脉冲激光且为竖直偏振光，线宽90MHz，脉冲重复频率为10Hz，脉宽8ns，F-P标准具自由光谱范围为19.8GHz。
偏振片的放置角度与入射光呈135°，半波片与四分之一波片的放置角度与入射光呈约90°，反射镜的放置角度与入射光呈45°。
通过吸收光谱对橄榄油初步分析，然后结合受激布里渊散射系统测量橄榄油的频移，进而准确的对橄榄油等级进行鉴别，从另一方面来看，也是鉴别橄榄油掺伪的一种很好的方法。
一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法，其特征在于：通过吸收光谱对橄榄油初步分析，然后结合受激布里渊散射系统测量橄榄油的频移，进而准确的对橄榄油等级进行鉴别，从另一方面来看，也是鉴别橄榄油掺伪的一种很好的方法。
本发明优点：易于操作不繁琐，可通过谱图直观的对橄榄油等级进行分析，同时待检测样品在检测过程中的损耗极小，检测精度高，速度快，结果准确，在食品安全检测领域内具有独特的地位和价值。
附图说明
图1是一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法的实验流程图。
图2是本发明的受激布里渊散射系统结构图。
图3是320nm-780nm波段内不同等级橄榄油的吸收光谱图。
图4是单果特级橄榄油的受激布里渊散射光谱图。
图5是受激布里渊散射双圆环结构图。
图2所示，1，ICCD，2，长焦镜头，3，F-P标准具，5,12，凸透镜，4，狭缝，6，反射镜，7，计算机，8，激光器，9，半波片，10，偏振片，11，四分之一波片，13，装有待测橄榄油的比色皿。
图3所示，1、橄榄果渣油的吸收光谱；2、普通橄榄油的吸收光谱；3、单果特级初榨橄榄油的吸收光谱；4、中级初榨橄榄油的吸收光谱。
图4所示，1、第一级受激布里渊散射圆环；2、第一级瑞利散射圆环；3、第二级受激布里渊散射圆环；4、第二级瑞利散射圆环。
图5所示，此图为典型的受激布里渊散射双圆环结构。计算受激布里渊散射频移时，所使用的为N级瑞利信号、N-1级受激布里渊散射信号和N-1级瑞利信号。计算公式为：
式中rN为N级瑞利圆环半径；rN-1为N-1级受激布里渊散射圆环半径；r′N-1为N-1级瑞利圆环半径；(Δv)FSR为标准具自由光谱范围(约19.8GHz)。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本发明涉及的一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法，主要包括：ICCD 1，长焦镜头2，F-P标准具3，凸透镜5、12，狭缝4，反射镜6，计算机7，激光器8，半波片9，偏振片10，四分之一波片11，比色皿13。其中受激布里渊散射系统采用脉冲激光器8，输出532nm的竖直偏振光经过半波片9后变成水平偏振光，并以布儒斯特角入射通过偏振片10(表面镀膜，对水平偏振光高透)。激光束进入油中之前，先经过四分之一波片11然后再通过凸透镜12聚焦，其目的是为了让高能量激光束以较低的能量密度进入橄榄油，使其无法产生受激布里渊散射，然后再逐渐会聚到石英比色皿13中橄榄油的某一点，达到很强的能量密度并激发受激布里渊散射，这样能保证激光束传播的更远，并采用水浴法对待测橄榄油进行控温，在不同温度下重复上述实验。从聚焦点返回的后向受激布里渊散射信号再经四分之一波片后以竖直偏振态经偏振片及反射镜6的反射与入射光分离，后向散射信号由凸透镜5汇聚后透过狭缝4，再进入F-P标准具3，最后由ICCD 1系统记录散射光谱。采集的数据传输到计算机7进行处理，对橄榄油频移量进行分析，鉴别橄榄油等级。
图3是320nm-780nm波段内不同等级橄榄油的吸收光谱图。
其中1表示橄榄果渣油的吸收光谱，2表示普通橄榄油的吸收光谱，3表示单果特级初榨橄榄油的吸收光谱，4表示中级初榨橄榄油的吸收光谱。320nm-780nm近紫外-可见光波段内不同等级的橄榄油的吸收光谱差异明显，“指纹”特性突出，具体表现为单果特级初榨橄榄油在可见光波段415nm、454nm、481nm、671nm处出现四处吸收峰；中级初榨橄榄油在可见光波段417nm、454nm、483nm、671nm处出现四处吸收峰；单果特级初榨橄榄油和中级初榨橄榄油虽然吸收峰出现的位置一样，但是在强度上却存在较大的差异。果渣油和普通橄榄油谱型相似，未出现吸收峰，但可见光波段谱型下滑位置及强度存在差异。通过吸收光谱可以很直观的将精炼橄榄油与初榨橄榄油区分开，再结合受激布里渊散射方法可以最终实现橄榄油的等级鉴别。

Claims (5)

1.一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法，其特征在于按以下步骤进行操作：
准备好不同等级橄榄油；打开分光光度计和计算机，通过计算机上的软件与分光光度计匹配连接；
将未装样品的空石英比色皿放入分光光度计中，波长在200nm-1400nm，进行光谱基准处理；
分别将不同等级橄榄油倒入石英比色皿中，测量不同等级橄榄油在近紫外-可见光波段的吸收光谱；
打开激光器、ICCD和计算机，并调试好光路，保证光轴在同一水平线上；
将不同等级橄榄油分别倒入比色皿中，调节好比色皿的位置，使激光焦点汇聚在待测橄榄油内，并采用水浴法对待测橄榄油进行控温，在不同温度下重复上述实验；
采集受激布里渊散射圆弧光谱图，计算受激布里渊散射频移，对不同等级橄榄油的吸收光谱图及散射频移随温度的变化进行分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法，其特征在于：电脑使用软件连接紫外可见近红外分光光度计，光谱检测波长范围为200nm-1400nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法，其特征在于：采用的激光输出为532nm的脉冲激光且为竖直偏振光，线宽90MHz，脉冲重复频率为10Hz，脉宽8ns，F-P标准具自由光谱范围为 19.8GHz。
4.根据权利要求1所述的一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法，其特征在于：偏振片的放置角度与入射光呈135°，半波片与四分之一波片的放置角度与入射光呈约90°，反射镜的放置角度与入射光呈45°。
5.根据权利要求1所述的一种基于受激布里渊散射及吸收光谱的橄榄油等级鉴别方法，其特征在于：通过吸收光谱对橄榄油初步分析，然后结合受激布里渊散射系统测量橄榄油的频移，进而准确的对橄榄油等级进行鉴别，从另一方面来看，也是鉴别橄榄油掺伪的一种很好的方法。
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