[发明专利]一种二维荧光光谱技术快速鉴别食用植物油种类的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用光谱学无损快速分析技术领域，特别是涉及一种二维荧光光谱技术快速鉴别食用植物油种类的方法。

背景技术

食用植物油为人们提供了良好的感官享受以及身体发育所必须的脂肪酸，其安全性得到越来越多的关注。不同食用植物油间的营养和价格差异以及食用植物油种类鉴别的困难性，使得不法分子为谋取暴利而进行各种植物油掺杂行为，严重危害了消费者的权益。因此食用植物油种类鉴别方法的研究是非常有理论意义和实用价值的。

目前对食用油种类鉴别的方法种类繁多，可分为理化法、色谱法、核磁共振波谱法以及光谱法。荧光光谱技术作为光谱法的一种具有灵敏度高、选择性强、试样量少等优点，但是其谱峰重叠严重、谱带较宽的不足也为其在食用植物油鉴别领域带来了一定的局限。

二维相关分析的基本概念最早是由30年前理查德·恩斯特在核磁共振（NMR）领域提出的。二维核磁谱是通过多脉冲技术激发核自旋，采集时间域上原子核自旋弛豫过程的衰减信号，经双傅里叶变换得到的。直到1986年，日本化学家Isao Noda (野田勇夫)就二维NMR技术的理论提出了一个概念性的突破，他把核磁实验中的多重射频励磁技术看作是一种对体系的外部扰动，以这种全新的视角简化看待二维核磁技术。1989年Noda将一定形式的微扰(最初为正弦波形低频扰动)作用在样品体系上使样品激发，这个低频率的扰动作用在样品上，通过测定一系列的红外振动动态光谱，并利用数学上的相关分析技术对红外信号进行相关分析得到二维相关红外谱图，这就是最初的二维红外相关技术理论。1993年，Isao Noda又提出了广义二维红外相关光谱的(generalized two-Dimensional correlation spectroscopy)概念，将外部微扰从正弦波形的低频扰动拓展到能导致光谱信号变化的任何形式，如：温度、浓度、压力、反应时间、磁场等。从而将二维相关分析技术从普通的红外光谱推广到近红外光谱、拉曼光谱和荧光光谱等。

二维相关光谱分析包括同步相关光谱分析和异步相关光谱分析。同步相关谱强度表征两个动态信号间的协同程度，当两个动态变化同相(反相)，值为正(负)；当两个动态变化正交，值为零。而异步相关光谱强度表征两个动态信号间的相异程度。当两个动态信号彼此正交时，值可正可负；而当两个动态信号同相或反相时值为零。

同步相关光谱是关于主对角线对称的，其中位于主对角线上的为自动峰，由动态信号自身相关得到，它的强度代表了体系对外扰的敏感程度。位于非主对角线位置处的峰则称为交叉峰，交叉峰的存在可能意味着两个峰的变化有共同的机理和起源。异步相关光谱为主对角线反对称，只由交叉峰组成。异步交叉峰表明两个光谱峰的强度变化存在相对加速度。这种特性能够区分重叠在一起的起源不同的峰。参见《Two-dimensional Correlation Spectroscopy -Applications in Vibrational and Optical Spectroscopy》中的21-23页。

由于在一维荧光光谱上，出现的都是峰型单一、峰位不明显的简单型“馒头峰”，很多荧光信息都隐含在其主峰之中，使得对荧光光谱的解析非常困难，有些细微的荧光信息无法直接提取，从而限制了荧光光谱分析技术的应用领域。将二维相关分技术引入到荧光光谱分析，可使其在第三维方向（外扰方向）上将重叠峰进行扩展，这样可以有效的提高谱图分辨率，将重叠峰甚至原来被掩盖的小峰清晰地显示出来，可以清晰的反映出样品体系在外界微扰作用下，分子内各结构单元、官能团发生变化然后弛豫恢复到初始的先后关系。该技术在荧光光谱中应用已经有所报道，例如中岛美嘉等利用基于荧光猝灭扰动的二维相关荧光光谱验证了腐植酸荧光光谱中的两个突出谱峰源于腐植酸中的不同荧光物质。黄昆等利用二维相关光谱探测荧光能量转移现象，验证了Eu3+ 和Nd3+ 的荧光发射与吸收之间存在能量传递。孙艳辉等在利用荧光光谱法研究羟基自由基诱导的酪氨酸氧化过程中利用二维同步荧光光谱相关分析获得各峰强的变化顺序。

由于食用植物油鉴别的难度和复杂性，二维相关荧光分析使用在食用植物油的品质分析中可以更加能发挥该技术的特长（特殊性），并通过食用植物油品质分析的特例，分析二维相关分析技术在复杂体系的具有荧光效应的组分检测的共性问题，解释和总结出荧光生产和淬灭机理和共性的科学问题，建立食品与农产品质量快速分析中的使用二维相关荧光光谱分析技术的方法，为该技术的发展以及在相关行业中的应用提供宝贵的经验和方法。

并且在利用二维相关时采用偏振角度作为外扰，与传统的温度外扰相比，其节省了大量的试验时间，且更易于操作。