多組分漸變體系的螢光光譜研究

《多組分漸變體系的螢光光譜研究》是依託河海大學，由朱拓擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多組分漸變體系的螢光光譜研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱拓
• 依託單位：河海大學

項目摘要

本項目研究多組分、且組分漸變的混合物體系螢光光譜的機理及套用基礎。以白酒年份酒這一典型多組分漸變體系為研究對象，實驗測定其三維螢光光譜，並測定白酒中的醇、酯、酸、醛四大類主要單體物質的螢光光譜，獲得螢光光譜數據和特徵參數。套用統計學原理、通過建模計算處理光譜數據，結合曲線擬合、矩陣計算、循環運算、逐級迫近的方法，探索組分單體螢光光譜形成混合物整體螢光光譜的規律及其變化關係，得出多組分漸變混合物體系螢光光譜的產生機理、規律性和分析方法，充實和拓展螢光光譜理論。將螢光光譜套用於中國白酒年份酒的檢測，確立光譜模式識別的數學模型和計算方法，創建基於螢光光譜結合人工智慧算法的檢測方法和鑑別系統，據此，可快捷、靈敏、準確地鑑別白酒年份酒的真偽，測定白酒年份酒的年份，為實現中國白酒年份酒的科學檢測、以及食品安全領域相關對象的高效檢測，探索基礎理論和關鍵技術。

結題摘要

對多組分、且組分漸變的混合物體系螢光光譜的機理及套用進行了研究。以白酒年份酒這一典型多組分漸變體系為主要研究對象，實驗測定了26個品牌白酒年份酒300餘種樣本的三維螢光光譜，對其螢光峰值波長、相對強度、發射波長範圍、最佳激發波長、線寬、螢光壽命等光譜特徵進行表征和對比，得到白酒年份酒的螢光光譜特徵和規律。研究其螢光光譜特性隨年份（時間）的變化規律，發現兩者之間存在明確的相關性，總體呈現非線性關係。實驗測得白酒中的醇、酯、酸、醛類等主要單體物質的螢光光譜和特徵參數，理論分析結合量子計算，得出目標物分子的能級性質、螢光發射機理、分子結構與光譜特性的關係、螢光偏振特性等結果，得到了其螢光光譜產生機理和規律。結合果汁飲料、藥物等多組分液態混合物及色素等食品添加劑的螢光光譜特性研究，運用矩陣分解、多峰擬合、統計分析等數學方法，分析單體物質的螢光光譜在形成混合物整體螢光光譜中的作用機制，得到多組分漸變混合物體系螢光光譜的產生機理和光譜規律，建立了分析方法。研究成果充實和拓展了螢光光譜理論和技術。 在研究得到白酒年份酒的螢光光譜、特性參數、光譜機理和變化規律的基礎上，研究了套用基於螢光光譜的中國白酒年份酒的檢測方法。對光譜數據運用小波變換、濾波等方法進行降噪、去噪處理；採用多階求導、多元散射校正等方法提高光譜數據的特異性；運用非負矩陣分解、主成分分析等方法對光譜數據降維和提取特徵量。得到特異性好和對應性高的光譜特徵數據。建立數學模型，結合神經網路、支持向量機等非線性算法和歐氏距離計算、閾值判定等模式識別算法，創建了基於螢光光譜的白酒年份酒檢測方法和系統，實現了中國白酒年份酒的準確檢測，白酒年份酒鑑別準確率大於90%，年份測定誤差小於1年。研究工作表明，建立的基於螢光光譜的混合物體系檢測方法和系統，可套用於液態食品及其添加劑的檢測。研究成果為食品安全領域的檢測工作提供理論基礎和技術支撐。