CN108827901A - 一种鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料及食品包装安全技术领域，公开了一种鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法。本发明方法通过测定餐盒样品的红外光谱，预处理、选取光谱区间，对照判别分析模型，鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒。本发明方法结合了红外光谱和判别分析，相较于传统方法只关注餐盒的单一化学成分或性质，本发明方法利用红外技术更能体现餐盒再生过程中化学性质变化的整体性；另外本发明方法相较于传统方法更为快捷有效，方法快捷、历时短，每个样品检测只需要1～2分钟，不需要或只需很少溶剂，对环境更为友好，可快速有效鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料及食品包装安全技术领域，特别涉及一种鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法。
背景技术
塑料在使用和回收过程中会发生降解，机械性能和热性能下降，并生成小分子的降解产物，另外塑料在回收过程中由于清洗不彻底，可能会残留之前使用过程中的污染物。与食品接触时这些化学物质会向食品迁移，导致食品污染从而对消费者构成食品安全威胁(Anal Chim Acta.2013；775:14-24.)。聚苯乙烯发泡餐盒主要盛装高温的、带有油脂性的食品，这更会加速化学物质向食品的迁移，安全风险更大。所以鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒，对于保证食品安全、维护市场秩序具有重要意义。
目前聚苯乙烯发泡餐盒检测的主要指标包括：蒸发残渣、高锰酸钾消耗量、重金属等。这些方法会耗费大量溶剂，且并不能有效鉴别再生发泡餐盒。
红外作为一种快速有效、无损的分析技术，可以表征分子内化学基团和化学键。红外技术结合化学计量学在样品种属、真伪及产地鉴别方面有较大优势，已广泛应用于食品、中药等领域(Anal Chim Acta.2012,717:39-51.；Anal Chim Acta.2008,618:121-130.)。目前，尚未有将红外技术结合化学计量学应用于再生聚苯乙烯发泡餐盒鉴别的报道。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法。
本发明的目的通过下述方案实现：
针对上述需求，克服现有技术的缺点和不足，本发明目的在于提供一种鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，通过测定餐盒样品的红外光谱，预处理、选取光谱区间，对照判别分析模型，鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒。
所述预处理的方法优选为Savitzky-Golay一阶导。
所述预处理优选为进行Savitzky-Golay一阶导后，进行平滑处理。
所述选取光谱区间优选为羰基区域1780-1620cm-1。
所述模型指偏最小二乘判别分析模型(PLS-DA)或线性判别分析模型(LDA)。
所述模型可利用新餐盒和再生餐盒预处理过的红外数据建立。
进一步，所述模型通过以下方法建立：取多个已知的新餐盒和再生餐盒，分别测定其红外光谱，预处理、选取光谱区间，利用光谱数据建立判别分析模型。
本发明采用特殊的光谱预处理的方式和区间的选择，是根据新餐盒和再生餐盒最佳的分离确定。所述选取波数区间是基于新餐盒和再生餐盒的光谱差异较大的波数区间。
所述的餐盒样品可通过溶液成膜法将餐盒制成薄膜后再用于测试。
所述通过溶液成膜法将餐盒制成薄膜，可通过将部分餐盒溶于苯中，待溶剂挥发后得到薄膜。
进一步的，本发明鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，具体包括以下步骤：
(1)溶液成膜：将部分餐盒加入苯中溶解，倒在光滑平面上，待溶剂挥发后，揭下薄膜；
(2)光谱测试及预处理：使用FTIR测定薄膜的红外光谱，进行光谱预处理和选取光谱区间；
(3)鉴别：利用PLS-DA或LDA模型与光谱数据进行对照，鉴别为新餐盒还是再生餐盒。
所述部分餐盒只需取一小块餐盒即可，所需样品量少。
本发明提供了一种鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，结合了红外光谱和判别分析模型，相较于传统方法只关注餐盒的单一化学成分或性质，本发明方法利用红外技术更能体现餐盒再生过程中化学性质变化的整体性，鉴别结果更直观；另外本发明方法相较于传统方法更为快捷有效，不需要或仅需要很少溶剂，对环境更为友好。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
1、本发明方法使用红外技术鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒，方法快捷、历时短，每个样品检测只需要1～2分钟。
2、本发明方法成本低，红外测试仪比气相色谱-质谱联用仪便宜，且测试过程中不需要或需要很少的溶剂，样品前处理简单。
3、本发明方法更能有效鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒。
附图说明
图1为发泡餐盒的原始红外光谱图(1780-1620cm-1)。
图2为发泡餐盒的一阶导红外光谱图(1780-1620cm-1)。
图3为PLS-DA的预测图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。
模型的建立：为降低餐盒外观对红外光谱的影响，本发明实施例中餐盒样品均通过溶液成膜法转变为薄膜后再作进一步分析。
平行选取多个新餐盒与再生餐盒，分别溶于苯中，待溶剂挥发后，分别得到薄膜，厚度为0.022±0.005mm。
光谱测试及预处理：使用Nicolet Nexus 670FTIR spectrometer(Thermo FisherScientific Inc.,Waltham,MA,USA)测试红外谱图，波数范围4000-400cm-1，扫描次数32次，分辨率4cm-1。由于聚苯乙烯在回收过程中发生降解，产生很多羰基化合物，故选择光谱差异较大的波数范围1780-1620cm-1，Savitzky-Golay一阶导或二阶导加9点平滑对此区域进行预处理，原始光谱和导数处理后的光谱如图1～图2所示。
判别分析模型：首先将样品分成训练集(新餐盒17种，再生餐盒10种)和预测集(新餐盒8种，再生餐盒5种)，将训练集的1780-1620cm-1区域一阶导数据导入软件UnscramblerX 10.4中，分别建立PLS-DA和LDA模型，然后用预测集数据验证模型的准确度。
如图3和表1所示，新餐盒和再生餐盒得到很明显的鉴定，两种模型的都有优良的预测性能。
表1
实施例1
任意选取餐盒样品，溶于苯中，待溶剂挥发后，得到薄膜，厚度为0.022±0.005mm。
光谱测试及预处理：使用Nicolet Nexus 670FTIR光谱仪(Thermo FisherScientific Inc.,Waltham,MA,USA)测试红外谱图，波数范围4000-400cm-1，扫描次数32次，分辨率4cm-1。选择波数范围1780-1620cm-1，Savitzky-Golay一阶导加9点平滑对此区域进行预处理，并将1780-1620cm-1区域一阶导后的数据导入软件Unscrambler X 10.4中，首先给新餐盒赋值1，再生餐盒赋值0，建立PLS-DA模型。然后用8种新餐盒和5种再生餐盒验证模型的预测性能。当餐盒预测结果在1附近时鉴别为新餐盒，当预测结果在0附近时鉴别为再生餐盒。
如图3所示，8种新餐盒的预测结果都在1附近，5种再生餐盒的预测结果在0附近，所有样品的鉴定结果和其真实类别相符合。该结果证明PLS-DA可以很好的鉴别新餐盒和再生餐盒。
实施例2
任意选取餐盒样品，溶于苯中，待溶剂挥发后，得到薄膜，厚度为0.022±0.005mm。
光谱测试及预处理：使用Nicolet Nexus 670FTIR光谱仪(Thermo FisherScientific Inc.,Waltham,MA,USA)测试红外谱图，波数范围4000-400cm-1，扫描次数32次，分辨率4cm-1。选择波数范围1780-1620cm-1，Savitzky-Golay一阶导加9点平滑对此区域进行预处理，并将1780-1620cm-1区域一阶导后的数据导入软件Unscrambler X 10.4中，建立LDA模型。如表1所示，8种新餐盒和5种再生餐盒均得到正确的区分，LDA模型也能很好的区分新餐盒和再生餐盒。
利用本发明可简便、快速、高效地鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒，每个样品检测只需要1～2分钟；且所需样品量、溶剂量少，样品前处理简单，环境友好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，其特征在于通过测定餐盒样品的红外光谱，预处理、选取光谱区间，对照判别分析模型，鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒。
2.根据权利要求1所述的鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，其特征在于：所述预处理的方法为Savitzky-Golay一阶导。
3.根据权利要求1所述的鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，其特征在于：所述预处理为进行Savitzky-Golay一阶导后，进行平滑处理。
4.根据权利要求1所述的鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，其特征在于：所述选取光谱区间为羰基区域1780-1620cm-1。
5.根据权利要求1所述的鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，其特征在于：所述模型指偏最小二乘判别分析模型或线性判别分析型。
6.根据权利要求1所述的鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，其特征在于：所述模型通过利用新餐盒和再生餐盒预处理过的红外数据建立。
7.根据权利要求1所述的鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，其特征在于：所述模型通过以下方法建立：取多个已知新餐盒和再生餐盒，分别测定其红外光谱，预处理、选取光谱区间，利用光谱数据建立模型。
8.根据权利要求1所述的鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，其特征在于：所述的餐盒样品通过溶液成膜法将餐盒制成薄膜后再用于测试。
9.根据权利要求1所述的鉴别再生聚苯乙烯发泡餐盒的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)溶液成膜：将部分餐盒加入苯中溶解，倒在光滑平面上，待溶剂挥发后，揭下薄膜；
(2)光谱测试及预处理：使用FTIR测定薄膜的红外光谱，进行光谱预处理和选取光谱区间；
(3)鉴别：利用PLS-DA或LDA模型与光谱数据进行对照，鉴别为新餐盒还是再生餐盒。
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| CN112986175B (zh) * | 2021-03-05 | 2023-06-30 | 江西省产品质量监督检测院(江西省缺陷产品召回中心) | 一种利用红外光谱快速检测密胺餐具掺伪的方法 |
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