光谱和光谱成像技术在食品检测中的应用研究

光谱包含了物质丰富的物理化学信息,它与计量分析算法相结合,所发展形成的光谱检测技术,以其快速、无损、高效的优点,被广泛应用于生物、环境、食品等多个领域的研究中。而近年来随着食品安全问题愈发被重视,研发各种光谱分析技术并将其有效应用于各类食品品质的检测中已成为当今的研究热点,这种光谱学,计量分析学和食品科学交叉领域的研究具有非常重要的现实意义。本文主要工作是研究光谱和光谱成像技术以及相关检测系统,并将其应用到具体食品检测中。首先,研究了食品领域应用最为广泛的近红外光谱技术,借助主成分分析,偏最小二乘法,区间偏最小二乘法等化学计量学算法实现了对两大类树胶的定性鉴别和定量检测,并比较了不同预处理算法的作用,首次讨论了样品取样方法对检测结果的影响。其次,基于应用同样广泛且具有廉价、易于集成等优势的荧光光谱技术,搭建了基于LED的荧光光谱检测系统,并将其应用到食品品质(如苹果、茶叶)的检测中,对苹果品质因素的检测,得到了与近红外光谱法相类似的预测精度,该系统同样能实现对茶叶等级的准确检测。为了进一步提高检测精度,引入了包含更丰富信息的二维相关光谱技术,首次提出并开发了快速二维荧光相关光谱检测系统,能快速、智能、高精度地实现龙井茶叶的等级检测。最后,考虑到食品工业中对样品空间和物质信息同时检测的需求,研发了一种新型点扫描高光谱成像检测系统,克服了传统点扫描系统样品不稳定的缺陷,并同时实现了系统集成化和高分辨率。基于该高光谱荧光成像系统成功实现了对咖啡、咖啡伴侣混合物的定量检测。所研发的这些基于光谱和光谱成像的检测技术都能进一步应用到更广泛的食品检测乃至其他相关领域的研究中。