实验测得核黄素在水、 二甲基亚砜(DMSO)和三氯甲烷三种不同极性溶剂中的稳态吸收光谱、 荧光光谱和时间分辨荧光光谱, 研究了溶剂对核黄素光谱性质的影响。 实验结果表明, 在不同极性的溶剂中, 核黄素的吸收峰位置几乎不变, 而荧光光谱峰值随着溶剂极性的增大而出现红移。 这是由于溶质分子的电子激发及溶剂化效应引起的电子重新分布导致它在极性溶剂中第一激发单重态能级的变化。 在时间分辨荧光光谱实验中, 核黄素在水溶液中荧光寿命也高于在其他两种溶剂中, 荧光寿命的延长可归因于核黄素与氢键对体溶剂之间的分子间氢键相互作用。 应用Gaussian09软件, 采用密度泛函理论和含时密度泛函理论, 结合基于密度的溶剂化模型, 对不同极性溶剂中的核黄素分子进行基态和激发态优化和计算。 通过前线分子轨道分析, 核黄素的受激跃迁属于苯环和含氮杂环上的π电子向苯环及CN, CO共轭双键的反键轨道π*的跃迁。 分子偶极矩的计算结果表明, 核黄素分子的第一激发态偶极矩大于基态偶极矩, 偶极矩的增大, 导致溶质与溶剂分子之间的相互作用的增大。 而溶剂分子与溶质分子基态和激发态的相互作用程度不同, 使得吸收峰和荧光峰出现不同变化情况。 极性越大的溶剂越有利于对激发态的稳定作用, 使激发态能量降低, 相应的发射波长发生红移。 最后, 通过分子表面静电势和弱相互作用分析, 在水溶剂中考虑氢键作用对核黄素分子光谱的影响。 多聚体结构的理论吸收和发射峰值更接近实验结果, 说明多聚体结构合理。 水分子二聚体与核黄素形成的环状结构, 有利于提高核黄素分子的刚性, 有利于荧光的发射, 减少非辐射跃迁的几率, 荧光寿命延长。

为了研究模拟白酒环境中乙酸乙酯荧光衰减的影响，采用测得不同体积分数的乙酸乙酯乙醇水溶液的稳态及时间分辨荧光光谱结合量子化学计算的方法，进行了实验测量和理论分析。结果表明，乙酸乙酯的荧光峰值分别在407nm和431nm，荧光寿命均约为1.4ns；不同体积分数乙酸乙酯乙醇水溶液衰减过程中有两种荧光寿命，其中短寿命成分为乙酸乙酯，长寿命成分为乙酸乙酯和乙醇、水分子形成的多聚体结构；多聚体结构中分子间相互作用使得乙酸乙酯的平面性提高，这有利于辐射跃迁;水分子通过氢键和范德华力连接乙酸乙酯和乙醇的二聚体形成层状结构，阻碍了荧光体的运动，从而减少非辐射跃迁，使得荧光寿命延长。这一结果有助于丰富白酒中有机物的检测方法，也为研究溶剂环境对分子构象及光谱特性变化提供了一定的帮助。

为了有效地模拟两种荧光粉混合涂覆的白光LED的发光光谱, 选用了硅酸盐系列的绿色荧光粉与高显粉系列的红色荧光粉, 应用英国Edinburgh FLS920P型荧光光谱仪, 对绿色荧光粉与红色荧光粉进行荧光光谱的实验测量, 得到绿色荧光粉发射峰在527 nm, 红色荧光粉发射峰在641 nm。 配置浓度为7%～17%, 比例为3∶1～3∶2的样本, 共144个, 应用杭州远方色谱有限公司的HAAS-2000高精度光谱辐射计测量LED发光光谱, 最后处理数据, 得到拟合函数, 在这些函数的基础上构建出了光谱方程, 该光谱方程是模拟两种荧光粉的浓度和比例的系统方法。 为了较为准确的预测出两种荧光粉混合后涂覆于蓝光芯片的发光光谱, 对于实验中的数据进行了三维曲面拟合, 得出荧光粉的浓度与比例和绿修正系数与红修正系数之间的函数关系式。 将得出的绿修正系数和红修正系数的函数关系式应用到光谱方程中, 得出最终模拟白光LED发光光谱的一种新方法。 并且用了两组的模拟光谱图与实验的光谱图进行对比, 发现两种光谱图的吻合效果都较为良好。 说明这种模拟白光LED的新方法确实可行, 且预测的两种荧光粉混合后涂覆于蓝光芯片的发光光谱较为准确。 该方法将具体的荧光粉的质量比和浓度与LED的发光光谱图联系了起来, 而之前的大多数研究都是将光谱功率分布与LED发光光谱图联系起来, 并未涉及到荧光粉的质量比与浓度。 在建立了具体的光谱方程之后, 可以在没有实验仪器和不做实验的情况下, 根据两种荧光粉的质量比, 以及与AB胶混合后的浓度直接得出最终的模拟白光光谱, 可以摆脱实验仪器以及其他因素的限制。 并且为制备具有特定光谱特性的白光LED提供了新思路, 具有一定的实用价值。

使用FLS920P型荧光光谱仪测量了20个合成色素胭脂红溶液样本的荧光发射谱, 实验表明: 胭脂红的最佳激发波长为300 nm, 在此波长激发光下, 荧光峰值波长为440 nm。 同时测量相同条件下超纯水的光谱数据作为参考光谱, 进行与胭脂红溶液光谱数据的相关计算, 构建以浓度为外扰的荧光相关光谱。 采用sym8小波函数4尺度降噪, 将降噪后的同步相关光谱数据、 自相关光谱数据应用偏最小二乘回归(PLSR)算法进行预测, 建立溶液中胭脂红含量的定量模型, 结果表明: 采用同步相关光谱建模的预测相关系数为99.863%, 预测均方根误差为0.414 μg·mL-1; 而采用自相关光谱建模的预测相关系数为99.940%, 预测均方根误差为0.303 μg·mL-1。 对比可知, 自相关光谱数据有效地避免了信息冗余, 预测结果更为可靠。 该方法无需样本处理, 操作简单, 为食品安全检测提供了一种新的思路。

应用英国Edinburgh FLS920P型稳态和时间分辨荧光光谱仪, 对日落黄与诱惑红溶液进行荧光光谱的实验测量, 得到日落黄荧光峰在420 nm, 诱惑红荧光峰在432 nm。 进一步, 应用Gaussian 09W软件构建日落黄分子与诱惑红分子的基态和激发态的几何构型, 基于密度泛函理论和含时密度泛函理论, 完成对两种分子基态和激发态的优化和计算。 优化过程中, 采用MPWK泛函和6-31g(d)基组; 计算过程中, 采用B3LYP泛函和6-311g(d, p)基组。 考虑到溶剂效应对计算结果的影响, 因此在计算过程中引入了极化连续介质模型, 最后计算得到日落黄的荧光峰在435 nm, 与实验所得有3.57%的相对误差; 计算得到诱惑红荧光峰在443 nm, 与实验所得有2.55%的相对误差, 两种分子荧光峰的相对误差都在允许范围之内, 说明计算合理。 在分析光谱特性时, 发现两种分子荧光峰的产生与分子内电荷转移有关。

为对某品牌芝麻香型白酒的年份进行测定, 应用FLS920多功能荧光光谱仪, 测得1984年到2012年间11个年份白酒样品的三维荧光光谱。提取三维荧光光谱的平均荧光强度, 数值矩阵的标准差和相对荧光强度的最大值三个特征参数以构建多项式函数, 分别结合偏最小二乘回归校正以及二次最优回归校正建立白酒年份的预测模型。利用上述两个模型分别对1989年、1994年、1996年、2002年、2003年、2005年、2006年、2009年、2011年的白酒进行年份预测, 得到相应的预测年份。其与白酒实际年份间的平均绝对误差分别为0.68年以及0.56年。研究结果表明, 上述方法能够有效地对白酒年份进行测定。非线性校正模型与线性校正模型相比, 能够更为准确地反映白酒的真实年份。通过三维荧光光谱结合回归校正的多项式函数对年份白酒进行研究, 研究结果可为白酒年份的测定提供一种新的方法。

为了实现对中国白酒品牌的有效鉴别，在比较了不同品牌白酒三维荧光光谱特性的基础上，采用平行因子方法(PARAFAC)结合遗传算法(GA)获得训练样本和测试样本的浓度得分。同时利用支持向量机(SVM)方法建立中国白酒的鉴别模型，预测准确率为97.5%。PARAFAC 分解得到的三个组分的浓度得分，在一定程度上反映了品牌之间的差异。PARAFAC与GA算法的有效结合为未知样本的鉴别提供了一种快速准确的方法。研究结果表明，PARAFAC-GASVM的鉴别模型具有更强的预测能力，该方法能够有效提取白酒的特征光谱信息，同时又大大降低了SVM 输入变量的维数。研究结果为中国白酒的鉴别提供了一种新的思路。

以合成食品色素胭脂红、 苋菜红溶液为例, 提出了应用荧光光谱结合径向基函数神经网络对合成食品色素溶液进行浓度测定和种类鉴别的方法。 应用SP-2558多功能光谱测量系统, 测得胭脂红和苋菜红溶液分别在波长为300和400 nm的光激发下产生的荧光光谱。对每个胭脂红溶液样本选取15个发射波长值所对应的荧光强度作为网络特征参数, 训练、 建立用于浓度预测的径向基函数神经网络。 据此, 对3种胭脂红溶液样本的浓度进行预测, 预测结果相对误差分别为1.42%, 1.44%和3.93%。 另外, 以胭脂红和苋菜红溶液荧光波长值所对应的荧光强度作为特征参数, 训练、 建立了用于种类鉴别的径向基函数神经网络, 进行合成食品色素溶液种类识别, 准确率达100%。 这些结果表明, 该方法方便、 快捷、 准确度较高, 可应用于合成食品色素检测及食品安全监管。Fluorescence Spectroscopy and Radial Basis Function Neural Networks

实验发现三聚氰胺溶液在紫外光激发下产生较强荧光,测得其荧光峰在310-600nm之间,荧光峰值波长为420 nm左右,荧光相对强度与三聚氰胺溶液浓度呈现复杂的非线性关系。 提出了采用径向基函数神经网络结合荧光光谱对三聚氰胺溶液浓度进行测定的方法。 对每个样本选取30个发射波长值所对应的荧光强度作为网络数据,训练、建立了径向基函数神经网络。 应用训练好的径向基函数神经网络,对5种三聚氰胺溶液的浓度进行预测,结果相对误差分别为0.93%,0.09%,0.31%,1.55%,4.61%。 该方法能快捷、准确地测定三聚氰胺在溶液中的含量,为三聚氰胺检测及食品安全监管提供了一种新方法。

分析合成食品色素的分子结构特点， 根据荧光与分子结构的关系， 理论上推断合成食品色素是荧光物质。 应用SP-2558多功能光谱测量系统， 测得胭脂红、 苋菜红、 柠檬黄、 日落黄、 亮蓝等五种最常用的合成食品色素标准溶液的三维荧光光谱。 结果表明， 胭脂红在波长330～430 nm的光激发下， 产生较强荧光， 荧光峰值波长为621 nm， 最佳激发波长为376 nm； 苋菜红在波长300～440 nm的光激发下， 产生较强荧光， 荧光峰值波长为643 nm， 最佳激发波长为370 nm； 柠檬黄在波长280～380 nm的光激发下， 产生很强荧光， 荧光峰值波长为565 nm， 最佳激发波长为315 nm； 日落黄在波长310～410 nm的光激发下， 产生较强荧光， 荧光峰值波长为592 nm， 最佳激发波长为348 nm； 亮蓝在波长320～390 nm的光激发下， 产生较强荧光， 荧光峰值波长为456 nm， 最佳激发波长为350 nm。 进而对这五种合成食品色素的荧光光谱进行了分析讨论。 结果可为食品色素检测和食品安全提供帮助。