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手持式拉曼光谱仪在食品行业的应用原理

更新时间:2018-01-23   点击次数:1626次
   近年来,以三聚氰胺、苏丹红、孔雀石绿等为代表的有害非法添加物造成的食品安全事件屡见不鲜。食品安全问题越来越受到大家的重视,有害非法添加物的社会检测需求不断增大,发展快速、准确的有害非法添加物检测技术已成为当务之急。

  目前,检测这些常见非法添加物的方法主要包括GC-MS、HPLC、LC-MS等方法。这些方法虽然能够对未知样品进行定量检测,确定其物质成分,但预处理过程繁琐、检测成本高、送检周期长、仪器昂贵的缺陷也日益凸显。

  拉曼光谱法作为一种快速、无损、安全的检测技术,具有快速准确、重现性好、样品前处理简单、紧凑便携、适用广泛等特点,已经在检测有害非法添加物(如牛奶中的三聚氰胺)、超量超范围使用添加剂(如食品中的合成色素等)、水果蔬菜的农药残留、筛检掺假食品等食品安全检测领域发挥着积极的作用。

  手持式拉曼光谱仪是一种基于拉曼散射原理的分子光谱指痕鉴定方法。当光与分子相互作用而散射时,大部分将被弹性散射,只有少数光子发生拉曼散射(非弹性散射),此时,光子把部分能量转移给分子,使散射光频率发生位移,位移量携带分子信息。分子结构不同,则位移量不同,相应的拉曼图谱也有所不同。根据所得到的拉曼图谱可以检测样品中化学物质的存在及相对含量。

  手持式拉曼光谱仪的应用原理

  当一束频率为v0的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变光的传播方向,从而发生散射,而穿过分子的透射光的频率,仍与入射光的频率相同,这时,称这种散射称为瑞利散射;还有一种散射光,它约占总散射光强度的10^-6~10^-10,该散射光不仅传播方向发生了改变,而且该散射光的频率也发生了改变,从而不同于激发光(入射光)的频率,因此称该散射光为拉曼散射。

  在拉曼散射中,散射光频率相对入射光频率减少的,称之为斯托克斯散射,因此相反的情况,频率增加的散射,称为反斯托克斯散射,斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多,拉曼光谱仪通常大多测定的是斯托克斯散射,也统称为拉曼散射。

  散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移,拉曼位移与入射光频率无关,它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的。拉曼位移取决于分子振动能级的变化,不同化学键或基团有特征的分子振动,ΔE反映了能级的变化,因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。

  手持式拉曼光谱仪除了应用于食品行业外,还适用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等光学方面,研究物质成分的判定与确认,还可以应用于刑侦及珠宝行业进行毒品的检测及宝石的鉴定。