山茶油品质和有害成分的表面增强拉曼光谱研究

摘要

随着食用油质量安全问题日益曝光，严重危害人们身体健康，食用油质量早已成为社会各界关注的热点。山茶油作为一种高价值的食用植物油，其掺假问题更为严重。此外，山茶油作为一种有机植物油，溶剂残留、苯并(a)芘（Benzo(a) pyrene, Bap）等有害成分也和大豆油等有机植物油一样存在，且日益严重。开展山茶油品质和有害成分的研究显得迫切。本文用拉曼光谱技术作为理论基础，结合精密的拉曼光学仪器，以山茶油为对象，数据处理和建模分析使用化学计量学算法，研究山茶油分别在六种植物油（菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、葵花籽油、棉籽油）掺假下的建模分析；以正己烷和苯并(a)芘为对象，用同样的理论基础、仪器设备和化学计量学方法，进行了正己烷和苯并(a)芘成分的表面增强拉曼光谱（Surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS）定性、定量研究。论文主要内容和结论如下：
　　（1）分别采集了山茶油和大豆油掺入山茶油之后的混合油光谱，两种光谱的特征峰和频移位置没有很大的区别，表现为强度值上的差异。对光谱数据与掺假体积比用偏最小二乘法（Partial Least squares, PLS）建立模型，混合油的光谱数据在卷积平滑预处理方法下的PLS建模效果最佳，且预测集相关系数（Correlation coefficient of Prediction, Rp）为0.994，预测集均方根误差（Root mean square error of Prediction, RMSEP）为1.79%。其他五种油（菜籽油、花生油、棉籽油、玉米油、葵花籽油）掺假的实验结果中定量预测效果均很好。
　　（2）运用SERS拉曼光谱技术定性分析山茶油中的正己烷残留，并建立定量模型进行分析。使用纯压榨山茶油、浸出一级山茶油和浸出三、四级山茶油进行金（溶胶）纳米粒子增强实验。纯压榨山茶油、浸出一级山茶油均没有检测出正己烷，对浸出三、四级样品中检出的拉曼峰进行了定性分析，发现1299 cm-1、2883cm-1处峰符合正己烷的特征峰。以采集的42条SERS光谱进行定量分析，原始光谱数据的PLS结果和预处理后的PLS结果对比，基线校正后的结果最优，预测集RMSEP为6.889mg/kg, Rp为0.928。
　　（3）采用SERS拉曼光谱技术定性分析苯并(a)芘，采集苯并(a)芘的SERS光谱与浓度真值建立定量分析模型。用甲醇溶解苯并(a)芘固体粉末，超纯水稀释到实验浓度,10～125 nmol/L。采集的样品的光谱有四处拉曼峰吻合苯并(a)芘的特征峰。最后对采集到的50个平均拉曼光谱进行定量分析的结果为RMSEC2.786nmol/L, RMSEP3.407 nmol/L;RC和RP均为0.992,四个特征峰波段的建模结果为RMSEC2.231 nmol/L, RMSEP2.729 nmol/L;RC和RP均为0.995。

目录

声明

主要符号说明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 山茶油品质的研究现状

1.3 正己烷和苯并(a)芘的研究现状

1.4 本文主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 拉曼基本理论和方法

2.1 拉曼光谱检测技术

2.2 SERS数据采集时的荧光去除方法

2.3 拉曼光谱数据建模分析方法

2.4 本章小结

第三章 山茶油品质和掺假定量实验研究

3.1 引言

3.2 山茶油的组成

3.3 山茶油掺假检测

3.4 主成分回归和PLS模型的预测效果比较

3.5 本章结论

第四章 山茶油中正己烷有害成分的SERS实验研究

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 光谱与定性分析

4.4 正己烷含量的SERS定量分析

4.5 讨论和结论

4.6 本章小结

第五章 苯并(a)芘有害物的SERS定性检测与定量研究

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.3 苯并(a)芘光谱特征峰的定性检测

5.4 苯并(a)芘浓度的SERS定量分析

5.5 结论和讨论

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历 在读研期间发表的学术论文

致谢