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荧光光谱技术在农药检测的研究综述

激光杂志 2024年

作者：邸志刚韩玉洁王娜张聪哲贾春荣华北理工大学电气工程学院

农药的适当使用可以有效的操纵病虫害，提升作物的生产量和品质，但是过量的农药会对人体健康产生负面影响，因此对农产品的农药残留快速高效检测成为了当前社会所面临的严峻问题。荧光光谱技术以其较高的灵敏度和选择性，与气相色谱法... 详细信息

农药的适当使用可以有效的操纵病虫害，提升作物的生产量和品质，但是过量的农药会对人体健康产生负面影响，因此对农产品的农药残留快速高效检测成为了当前社会所面临的严峻问题。荧光光谱技术以其较高的灵敏度和选择性，与气相色谱法、液相色谱法等农药残留检测方法相比具备前处理简单、检测速度快等优点，在复杂的农药残留检测环境中以较大的优势得到了广泛的应用。本文介绍了荧光光谱技术以及荧光分析新技术，综述了近年来荧光光谱技术在农药检测方面的研究进展，预测了农药检测的发展趋势与荧光光谱技术面临的挑战，为以后更加高效的检测农产品质量提供参考。

关键词：荧光光谱荧光分析快速检测发展趋势

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三线性分解算法研究多组分的天麻粉荧光光谱

激光技术 2024年

作者：李雷吴庆州王涛南京理工大学紫金学院物理教学实验中心

为了解决化学提纯方法的片面性和局限性，采用三线性分解算法、平方误差和（SSE）和折半信度法（SHM）与同步荧光光谱相结合，对多组分共存的天麻粉荧光光谱进行了理论分析和实验验证，并确定了天麻粉溶液荧光的算法模型具有3种组分。... 详细信息

为了解决化学提纯方法的片面性和局限性，采用三线性分解算法、平方误差和（SSE）和折半信度法（SHM）与同步荧光光谱相结合，对多组分共存的天麻粉荧光光谱进行了理论分析和实验验证，并确定了天麻粉溶液荧光的算法模型具有3种组分。结果表明，第1组分荧光特征峰激发波长λex在275 nm ～280 nm，发射波长λem在305 nm～310 nm，该组分对应的荧光物质应该是天麻中含量较高的天麻素；第2组分荧光特征峰激发波长λex在305 nm～310 nm，发射波长λem在400 nm～405 nm；第3组分荧光特征峰激发波长λex在355 nm～360 nm，发射波长λem在440 nm～445 nm；采用数学分离三线性分解算法可以替代繁杂的化学分离，同时具有去除背景噪声干扰，简化高维光谱分析等优点，且从整体视角、全局特征表达了多组分共存物质的荧光特性。该研究对多组分物质的光谱分析提供了参考。

关键词：光谱学荧光光谱同步光谱三线性分解算法天麻多组分共存光谱分析

溶剂绿7荧光光谱法快速测定四氢呋喃中水含量

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实验室研究与探索 2024年第5期43卷 1-4页

作者：郑永丽陈燕上海交通大学化学化工学院上海200240

为了检测有机溶剂中水含量,利用溶剂绿7在含水的有机溶剂中较易发生激发态分子间质子转移的特性,探讨了溶剂绿7荧光发射峰510、430 nm强度比(I_(510)/I_(430))与四氢呋喃(THF)中水含量的关系,并建立了一种用溶剂绿7荧光光谱快速检测THF... 详细信息

为了检测有机溶剂中水含量,利用溶剂绿7在含水的有机溶剂中较易发生激发态分子间质子转移的特性,探讨了溶剂绿7荧光发射峰510、430 nm强度比(I_(510)/I_(430))与四氢呋喃(THF)中水含量的关系,并建立了一种用溶剂绿7荧光光谱快速检测THF中水含量的方法。结果表明,对于特定比例的H_(2)O-THF混合溶液,I_(510)/I_(430)为一定值,并且不随时间的变化而变化;当水体积分数为0.25%~100.00%时,I_(510)/I_(430)(或lg I_(510)/I430)与水体积分数呈现出阶段性的线性关系,该线性关系同样存在于其他水有机溶剂二元混合体系以及水有机溶剂有机溶剂三元混合体系中。溶剂绿7的发射峰强度比I_(510)/I_(430)可以用于有机溶剂中常量水的检测,具有较高的应用价值。

关键词：溶剂绿7 分子间质子转移水含量四氢呋喃荧光光谱

CW-MFC系统启动过程中溶解有机物的荧光光谱解析

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安徽农业大学学报 2024年第3期 458-464页

作者：杨厚云何鑫王华元黄显怀余丽朱志伟李卫华安徽建筑大学环境与能源工程学院环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室工业园区污染治理与资源化利用安徽省联合共建学科重点实验室

为判断CW-MFC反应器运行状态提供一种简单且快速的监测方法，利用三维荧光光谱法研究人工湿地-微生物燃料电池耦合系统（CW-MFC）启动过程中溶解性有机物（DOM）的光谱特征。结果显示CW-MFC反应器启动阶段的循环进水周期内类蛋白质峰荧... 详细信息

为判断CW-MFC反应器运行状态提供一种简单且快速的监测方法，利用三维荧光光谱法研究人工湿地-微生物燃料电池耦合系统（CW-MFC）启动过程中溶解性有机物（DOM）的光谱特征。结果显示CW-MFC反应器启动阶段的循环进水周期内类蛋白质峰荧光逐渐变弱，说明反应器内部微生物有较好的活性，而类腐殖质和类富里酸峰荧光呈现逐渐增强的趋势。同时，随着驯化时间的推移，在连续流进水周期内系统的输出电压基本维持在300 mV左右，COD、NH4+-N、TP的平均去除率也逐渐趋于稳定，分别为82.66%±4.47%、73.52%±6.95%和55.42%±8.59%。并通过比较反应器的出水中DOM组分荧光强度得分值，发现从启动到稳定运行的过程中反应器内部微生物的活性和代谢逐渐稳定，说明利用三维荧光光谱技术判断反应器是否运行稳定具有可行性。

关键词：人工湿地微生物燃料电池溶解有机物荧光光谱平行因子分析

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基于荧光光谱技术的食品检测研究

食品安全导刊 2024年第6期 177-179页

作者：黄鹏济南市食品药品检验检测中心山东济南250102

本文简要介绍了荧光光谱技术的基本原理,并对其在食品检测领域的应用进行了综述,重点阐述了荧光光谱检测方法在几种常见食品污染物中的应用,包括农药残留、重金属污染、非法添加物等。通过对比传统检测方法,分析了荧光光谱技术的优势,... 详细信息

本文简要介绍了荧光光谱技术的基本原理,并对其在食品检测领域的应用进行了综述,重点阐述了荧光光谱检测方法在几种常见食品污染物中的应用,包括农药残留、重金属污染、非法添加物等。通过对比传统检测方法,分析了荧光光谱技术的优势,如快速、灵敏、无损等。最后,展望了荧光光谱技术在食品检测领域的发展前景,并提出了进一步研究的方向和建议,以期为保障食品安全提供有力的技术支撑。

关键词：荧光光谱食品安全污染物检测农药残留重金属

荧光光谱法研究三种金属卟啉与人血清白蛋白的结合反应

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光谱学与光谱分析 2023年第3期43卷 806-813页

作者：任丽磊彭玉苓王树军张成根陈钰王昕彤孟晓宁廊坊师范学院化学与材料科学学院河北廊坊065000

近年来,卟啉及金属卟啉在光动力疗法、抗癌药物研究方面备受关注,有些已被批准临床使用。人血清白蛋白(HSA)能结合、运输许多药物活性分子,详细研究金属卟啉与HSA的结合机制,对阐明卟啉类药物的作用机制具有重要的意义。研究合成了3种新... 详细信息

近年来,卟啉及金属卟啉在光动力疗法、抗癌药物研究方面备受关注,有些已被批准临床使用。人血清白蛋白(HSA)能结合、运输许多药物活性分子,详细研究金属卟啉与HSA的结合机制,对阐明卟啉类药物的作用机制具有重要的意义。研究合成了3种新型6-氯烟酸修饰的自由卟啉(4,5,6)及锌卟啉(4-Zn,5-Zn,6-Zn),并通过测试表征和理论计算的方法进行了结构确定。理论计算结果表明:3种锌卟啉中的侧链6-氯烟酸基团均远离卟啉环平面;4-Zn构型比连有取代基的5-Zn、6-Zn构型更稳定。在模拟生理条件下,采用荧光光谱法研究了3种锌卟啉与HSA之间的键合方式,通过Stern-Volmer方程、双对数方程和Van’t Hoff方程对测定结果进行计算。结果表明:(1)3种锌卟啉均能有效猝灭HSA的荧光,Stern-Volmer方程计算得到锌卟啉与HSA在不同温度下的K_(q)值均大于2.0×10^(10) L·mol^(-1)·s^(-1),表明猝灭类型为静态猝灭;(2)采用双对数方程得到锌卟啉与HSA的结合常数,除5-Zn在318 K时外,其他温度条件下的结合常数K_(A)均大于10^(3) L·mol^(-1),结合位点数n均接近1,说明形成了1∶1的复合物;(3)根据Van’t Hoff方程计算,3种锌卟啉与HSA结合的热力学参数均小于0,如4-Zn与HSA结合的热力学参数为ΔH=-123.9 kJ·mol^(-1),ΔS=-322.9 J·mol^(-1)·K^(-1),ΔG=-27.7 kJ·mol^(-1)(298 K),由此得出反应过程为自发进行,反应的主要作用力为范德华力和氢键。实验获得的数据可以为研究金属卟啉与生物小分子的作用机制提供一些有用的信息。

关键词：金属卟啉烟酸人血清白蛋白荧光光谱

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上蜡翡翠的荧光光谱特征研究

光谱学与光谱分析 2023年第3期43卷 883-889页

作者：李浩东李举子陈彦霖黄钰静中国地质大学(武汉)珠宝学院湖北武汉430074

翡翠是目前市场上最常见的玉石之一,通过上蜡掩盖翡翠表面微小的缺陷,提高其光泽,这种加工手段是消费者普遍接受的。A货翡翠上蜡、B货和B+C货翡翠以及B货和B+C货翡翠上蜡后在紫外灯下都会有荧光,如何快速有效地鉴别这些翡翠是目前需要... 详细信息

翡翠是目前市场上最常见的玉石之一,通过上蜡掩盖翡翠表面微小的缺陷,提高其光泽,这种加工手段是消费者普遍接受的。A货翡翠上蜡、B货和B+C货翡翠以及B货和B+C货翡翠上蜡后在紫外灯下都会有荧光,如何快速有效地鉴别这些翡翠是目前需要解决的问题。收集了目前市场上常见的A货,B货,B+C货翡翠和两种优化蜡,并使用优化蜡对这些翡翠上蜡,采用紫外荧光灯、红外光谱仪和荧光光谱仪对上蜡前后的样品进行了系统的对比研究。结果显示:在紫外荧光灯下A货翡翠无荧光,B货和B+C货翡翠有弱—中等的荧光,上蜡后的翡翠均会发出相似程度的荧光。红外光谱直接透射法显示在官能团区B货和B+C货翡翠中芳香族化合物的芳环上官能团ν(C—H)伸缩振动会产生的3064,3032,3003 cm^(-1)吸收峰;优质蜡由烷烃化合物官能团ν(—CH_(2)—)伸缩振动分别产生2915和2846 cm^(-1)吸收峰,同时还可能存在官能团ν(C═O)伸缩振动所致的1681 cm^(-1)处吸收峰,而川蜡中只检测到甲基和亚甲基产生的吸收峰。荧光光谱显示A货翡翠无荧光反应,B货和B+C货翡翠有荧光反应,部分B+C货翡翠和B货翡翠的图谱相似性很高,说明荧光是充填物发出的,染料中的离子会导致荧光峰产生偏移和荧光强度的改变。根据B+C货翡翠荧光峰位置的不同可以分为三类,激发波长分别为350,358和370 nm,发射波长分别为370,420和414/434 nm。两种优化蜡的荧光峰明显不同,且优质蜡的荧光强度高于川蜡。上蜡后A货翡翠会出现优化蜡的荧光峰,荧光强度和翡翠表面蜡浓度有关。B货和B+C货翡翠上蜡后同样会出现优化蜡的荧光峰,不过由于优化蜡的浓度较低,最强的荧光峰都是翡翠中充填物发出的,且相比于上蜡前,荧光峰会有红移。荧光光谱可以作为一种快速无损的检测手段区分上蜡前后的A货,B货和B+C货翡翠,对上蜡后的A货翡翠与B货或B+C货翡翠也可以有效区分,完善了荧光光谱仪在翡翠市场可以广泛应用的依据。

关键词：翡翠上蜡翡翠荧光光谱红外光谱

近红外光谱与荧光光谱对比的黄瓜白粉病分割与检测

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光谱学与光谱分析 2023年第6期43卷 1731-1738页

作者：徐际童金海榕佟文玉张哲郭宇航田素博宁晓峰沈阳农业大学工程学院辽宁沈阳110866 农业农村部园艺作物农业装备重点实验室辽宁沈阳110866

黄瓜白粉病是一种传播速度快、发生频率高的蔬菜病害,一旦爆发将对产量产生严重的打击,因此对黄瓜白粉病的识别与尽早防治具有重要的意义。采用便携式光谱仪采集了黄瓜叶片的近红外光谱反射率曲线与荧光光谱强度曲线,采用LI-6400光合作... 详细信息

黄瓜白粉病是一种传播速度快、发生频率高的蔬菜病害,一旦爆发将对产量产生严重的打击,因此对黄瓜白粉病的识别与尽早防治具有重要的意义。采用便携式光谱仪采集了黄瓜叶片的近红外光谱反射率曲线与荧光光谱强度曲线,采用LI-6400光合作用测量仪测量叶片的光合速率,并采集了叶片的图像信息。首先,采用图像分割技术对白粉病进行等级划分;其次,对净光合速率与光谱之间进行相关性分析;最后,利用定性分析以及定量预测两种方法,结合黄瓜患白粉病叶片及健康叶片的光合速率指标建立白粉病检测模型。从分析结果可知,利用二值化将黄瓜叶片区域作为感兴趣区域(ROI)分割出,根据R-G-B与L^(*)a^(*)b^(*)色彩空间中颜色的差异可以有效提取白粉病斑面积;通过皮尔逊相关性分析光合速率与光谱之间的相关性强度,得到光合速率与光谱具有较强的负相关,并且随着反射率及光谱强度的增高,相关性减弱,表明采用光谱及相关性较大的波段对光合速率进行预测具有可行性;经过准确率比较,选择集成学习(ensemble learner)中的子空间判别(subspace discriminant)算法对定性模型进行最终分析,得到近红外光谱模型更加稳定,识别准确率更高;采用偏最小二乘回归模型(PLSR)进行定量预测,通过比较7种不同的预处理方法,验证得知MSC预处理可以有效去除光谱干扰信息,其中近红外光谱模型R^(2)更高,且RMSEP光谱模型得出的预测值与实际测试值更相近,且健康样本与患白粉病样本区分明显,表明该模型具有更高的鲁棒性。结果表明,利用近红外光谱与光合速率指标相结合建立的模型以及图像识别系统可以实现对黄瓜白粉病的快速识别与病情分级,为黄瓜病害诊断提供了方法和参考依据。

关键词：黄瓜白粉病近红外光谱荧光光谱病斑分割与分级光合速率

基于功能化MOFs气敏材料结合荧光光谱技术检测冷鲜猪肉新鲜度的可行性研究

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光谱学与光谱分析 2023年第7期43卷 2105-2111页

作者：李静仪杨欣张宁杨信廷王增利刘欢中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083 北京市食品风味化学重点实验室北京工商大学北京100084 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097 农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室北京100097

金属有机骨架材料(MOFs)是一类高比表面积、结构多样性、可修饰性较强的无机配位多孔骨架材料,在挥发性有机化合物的吸附、传感等领域有巨大应用前景。新鲜度的评价对于肉类工业发展具有重要意义,肉类在品质劣变时会产生挥发性物质,是... 详细信息

金属有机骨架材料(MOFs)是一类高比表面积、结构多样性、可修饰性较强的无机配位多孔骨架材料,在挥发性有机化合物的吸附、传感等领域有巨大应用前景。新鲜度的评价对于肉类工业发展具有重要意义,肉类在品质劣变时会产生挥发性物质,是指示其新鲜度变化的灵敏的信息。据此,研究制备了一种基于荧光传感的冷鲜猪肉新鲜度指示MOFs复合膜,并且依据膜对劣变挥发性化合物的响应信息、对应猪肉样品的新鲜度指标(TVB-N值)建立PLS定量分析模型,证实其有望成为冷鲜肉品质劣变监测的新技术。主要结论如下:以六水硝酸锌∶对苯二甲酸=2∶1的比例,并向其中添加浓度为2×10^(-3)mol·L^(-1)的罗丹明B,制备得到RhB@MOF-5,并对其进行表征。根据RhB@MOF-5吸附冷鲜猪肉劣变气味前后的红外光谱变化,推测其中可能有胺类物质。之后以MOF∶PVDF(w/w)=4∶5的比例按照混合基质法制得MOFs复合薄膜。并通过贮藏期实验验证了MOFs复合膜的贮藏稳定性,证明其能在4℃避光环境中维持至少60 d的荧光稳定性。此外,利用MOFs复合膜结合荧光传感技术对冷鲜猪肉整个劣变期间的挥发性化合物进行吸附、响应,观察其荧光性质的变化。同时采用三维荧光技术观察到吸附后MOF-5相关峰和罗丹明B相关峰强度减弱,分析是由胺类物质引起的罗丹明B电子云改变,从而产生荧光猝灭。采集激发波长340 nm处的表面荧光光谱可同时得到两个发射波长分别为435nm和550nm的特征峰与TVB-N值的响应信息,使用偏最小二乘算法(PLS)建立新鲜度指标(TVB-N)预测模型,建模结果R_(c)^(2)为0.908,R_(p)^(2)为0.821,RMSEC和RMSEP分别为3.435和3.647 mg·(100 g)^(-1),具有良好的预测精度。表明功能化MOFs复合膜可用于冷鲜猪肉的新鲜度预测。

关键词：冷鲜猪肉金属有机骨架材料挥发性化合物荧光光谱新鲜度检测