应用FLS920P型稳态和时间分辨荧光光谱仪, 对三种品牌不同脂肪含量的纯牛奶和鲜奶(共9种)进行了荧光光谱的测量。 9种牛奶样品的三维荧光光谱显示, 牛奶的荧光峰值波长为349 nm左右, 半高宽为66 nm左右, 最佳激发波长为291 nm左右, 平均寿命为4.6 ns左右, 实验表明9种牛奶的荧光光谱除荧光强度外基本一致。 实验测得酪蛋白溶液的荧光峰值波长为344 nm, 半高宽为66 nm, 最佳激发波长为295 nm, 荧光寿命为4.1 ns。 酪蛋白的荧光峰值波长和荧光寿命与牛奶基本一致, 对比牛奶中其他荧光物质后, 推断牛奶的主要荧光物质为酪蛋白。 进一步探究9种牛奶荧光强度的差别, 对比9种牛奶最佳激发波长下的荧光发射光谱, 相同品牌的全脂牛奶荧光强度明显低于脱脂牛奶。 对比全脂牛奶、 脱脂牛奶和离心处理的全脂牛奶归一化后的荧光光谱, 离心后的全脂牛奶荧光强度介于全脂和脱脂之间, 离心使得脂肪减少, 散射降低, 从而导致荧光强度的增强。 牛奶的荧光发射全谱显示全脂牛奶的瑞利散射强度明显高于脱脂牛奶, 全脂牛奶的脂肪含量高, 散射强, 激发光入射全脂牛奶后更多地被散射, 导致全脂牛奶的瑞利散射强度高于脱脂牛奶。 光透过率曲线显示全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶, 入射光通过全脂牛奶时, 除了一部分被酪蛋白吸收以外, 还有一部分因脂肪的散射而损失, 透过率减小, 使得全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶。 使用荧光光谱技术在不进行预处理的情况下对牛奶进行检测, 确定了牛奶的主要荧光物质, 并对全脂牛奶和脱脂牛奶荧光强度存在差别的原因进行了解释。
牛奶 三维荧光光谱 时间分辨荧光光谱 酪蛋白 散射 Milk Three-dimensional fluorescence spectra Time-resolved fluorescence spectra Casein Scattering
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江南大学物联网学院, 江苏 无锡 214122
3 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
4 上海市中西医结合医院, 上海 200082
应用英国Edinburgh公司FLS920P荧光光谱仪, 实验测定了六味地黄丸组分中熟地黄、 山茱萸、 山药、 泽泻、 茯苓、 牡丹皮等六味中药的三维同步荧光光谱, 并提取荧光特征参数, 发现六味中药均为荧光物质, 谱图线形各不相同, 具有指纹特性, 且与药理相吻合。 进一步, 实验测定六味地黄丸的标准水煎剂及非标准水煎剂的三维同步荧光光谱, 发现两者差异明显, 可用于区分不同组方的中成药水煎剂。 实验与理论均表明: 将三维荧光光谱分析方法与同步荧光光谱分析方法相结合, 可以进一步提高荧光光谱技术的灵敏度和选择性, 在多组分复杂混合物的荧光光谱分析中有明显的优势。 因此, 本文的工作为建立完整信息中药材指纹图谱提供了一种方便快捷可靠的方法, 也可为中成药的品质鉴别和成分分析提供帮助。
六味地黄丸 三维同步 荧光光谱 中成药 Liuwei dihuang pills Three- dimensional synchronous Fluorescence spectrum Chinese patent medicine
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
3 河海大学能源与电气学院, 江苏 南京 210098
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。
光谱学 平行因子分析法 遗传算法 中国白酒
1 江南大学理学院, 江苏 无锡214122
2 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡214122
3 河海大学能源与电气学院, 江苏 南京210098
以某清香型白酒为研究对象, 将三维荧光光谱技术与平行因子分析方法(parallel factor analysis, PARAFAC)、 BP神经网络结合, 建立清香型白酒年份鉴别模型。 首先, 利用FLS920全功能型荧光光谱仪测量获得不同年份白酒的三维荧光光谱数据, 对激发发射三维矩阵进行三线性分解, 得到四个主成分对应的浓度得分和激发-发射光谱轮廓图。 将这4个浓度得分作为BP神经网络的输入, 建立10, 20和30年份白酒的鉴别模型。 随机选取每个年份的10个样本, 共30个样本组成测试集, 剩余的90个白酒样本组成训练集建立训练模型。 据此对未知样品进行预测, 其预测正确率分别为90%, 100%和100%。 同时将该方法与多维偏最小二乘判别分析法(multi-way partial least squares discriminant analysis, NPLS-DA)进行了比较。 研究结果表明: 平行因子结合神经网络的判别模型具有更强的预测能力, 该方法能够有效提取年份白酒的特征光谱信息, 同时又降低了神经网络输入变量的维数, 取得较好的鉴别效果。
年份鉴别 三维荧光光谱 平行因子 神经网络 Year discrimination Three-dimensional fluorescence spectroscopy Parallel factor analysis Neural network 光谱学与光谱分析
2015, 35(9): 2573
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
3 四川大学原子核科学技术研究所, 辐射物理及技术教育部重点实验室, 四川 成都 610064
4 河海大学能源与电气学院, 江苏 南京 210098
运用Gaussian 09W量子化学程序包, 对胭脂红分子进行基态和激发态几何结构构型优化, 计算得到激发态电子结构、 分子前线轨道和发射光谱等信息; 应用英国Edinburgh FLS920P 光谱仪, 实验测定胭脂红溶液的荧光光谱。 比较荧光发射光谱的计算值与实验值, 吻合较好, 说明优化所得构型基本合理。 进一步对比胭脂红分子基态和激发态结构, 分析荧光光谱产生的机理, 发现胭脂红分子激发态几乎呈平面结构, 为强荧光物质, 其荧光由139→137轨道的跃迁产生。
胭脂红 分子构型 荧光光谱 密度泛函 Ponceau 4R Molecule structure Fluorescence spectroscopy Density function theory
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
3 河海大学能源与电气学院, 江苏 南京 210098
应用英国Edinburgh公司生产的FLS920P荧光光谱仪实验测定了诱惑红、 日落黄和亮蓝三种合成食品色素混合溶液的三维荧光光谱, 将荧光光谱数据应用化学计量学中的平行因子分析(PARAFAC)和交替三线性分解(ATLD)二阶校正算法进行计算处理, 对混合合成食品色素溶液中各组分进行了定性和定量检测。 应用核一致诊断法, 确定主成分数为3。 PARAFAC算法解析后的回收率分别为98.75%±8.9%, 97.22%±2.9%和99.00%±2.9%, ATLD算法解析后的回收率分别为99.78%±5.9%, 92.52%±5.5%和97.23%±5.8%。 结果表明, 两种方法都可以用于三个组分的直接快速测定, PARAFAC算法更稳定, 更具优势。
合成食品色素 三维荧光光谱 PARAFAC算法 ATLD算法 Synthetic food colors Three-dimensional fluorescence spectroscopy PARAFAC algorithm ATLD algorithm 光谱学与光谱分析
2014, 34(7): 1742
1 江南大学 理学院 光信息科学与技术系，无锡 214122
2 江南大学 物联网工程学院，无锡 214122
3 上海交通大学 物理系，上海 200240
4 河海大学 理学院, 南京 210098
为了扩展现有飞秒激光的波段，采用非周期的准位相匹配光学超晶格进行了两束激光的和频研究。光学超晶格的结构由遗传算法根据要求模拟计算得到，在此结构晶体上进行平顶长脉宽激光与飞秒激光和频，可以有效地抑制和频光的脉宽展宽，生成457nm的蓝色飞秒激光。结果表明，该技术提供了一种通过两束不同激光和频产生新波长超短脉冲激光的全新技术方案。
非线性光学 超短脉冲 和频 准位相匹配 光学超晶格 nonlinear optics ultra-short pulse sum-frequency generation quasi-phase-matching optical superlattice
1 江南大学 理学院，无锡 214122
2 江南大学 物联网工程学院，无锡 214122
为了研究荧光光谱技术在白酒检测、识别中的应用，对五粮液和用于比对的茅台醇、高沟等一些常见白酒的荧光光谱进行了检测，得到了3维荧光光谱图，发现五粮液与其中大部分白酒的3维荧光光谱有显著不同，但与同属浓香型白酒的茅台醇有较大相似之处。为识别出五粮液，首先提取出表征白酒荧光光谱的特征参量，再借助最小二乘支持向量机对其进行分类识别，从而准确地将五粮液与其它白酒区分开来。结果表明，提取的荧光光谱特征参量可以用于识别五粮液，并且提取参量过程由计算机处理，提高了识别效率。该方法可以推广应用于识别其它白酒，为快速识别白酒提供了一种实用、有效的途径。
光谱学 识别 荧光光谱 最小二乘支持向量机 白酒 spectroscopy identification fluorescent spectra least-square support vector machine liquor
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 河海大学能源与电气学院, 江苏 南京 210098
实验测量了10, 20, 30, 40, 50和60 μg·mL-1六种浓度赤藓红溶液的荧光激发光谱和吸收光谱。 发现在浓度为10和20 μg·mL-1时, 其荧光激发光谱在530 nm处会出现一个明显的激发峰, 而当溶液浓度超过30 μg·mL-1后, 荧光激发光谱线型会发生突变, 530 nm处成为谷值位置, 并在530 nm两侧出现两个新的激发峰。 对比各种浓度赤藓红溶液的吸收光谱, 发现其与荧光激发光谱的变化并不一致, 在530nm处均为吸收峰, 无突变现象。 通过数学计算及一系列对比实验的验证, 确定是赤藓红的吸收特性以及光谱测量因素共同导致了其激发光谱的突变。 研究结果可为进一步探讨赤藓红的理化特性提供指导, 为研究物质荧光激发光谱的突变行为提供参考, 并能够促进对荧光激发光谱的正确认识和光谱测量方式的改进。
赤藓红 荧光激发光谱 吸收光谱 突变 Erythrosine Fluorescence excitation spectra Absorption spectra Saltation 光谱学与光谱分析
2011, 31(4): 1065
1 江南大学通信与控制工程学院, 江苏 无锡214122
2 江南大学理学院, 江苏 无锡214122
针对苏酒中最具代表性的国缘系列和洋河蓝色经典系列两种中高端白酒进行研究, 得出三维荧光光谱图, 并对两种白酒的各自独有的荧光特征加以分析。 发现国缘白酒在280～400 nm激发波长范围内具有明显的荧光特征, 包含一个主要的荧光峰； 洋河蓝色经典白酒在200～450 nm激发波长范围内包含5个明显的荧光峰。 两个系列白酒在激发波长310～350 nm内具有明显的荧光特征, 此范围内的有机化合物为主要的呈香呈味物质, 对苏酒的口感香型起决定性作用。 该研究成果对改善苏酒勾兑工艺, 提高苏酒品质提供了科学的参考依据和量化标准。
光谱分析 三维荧光光谱 国缘白酒 洋河蓝色经典 品质 Spectral analysis Three-dimensional fluorescence spectra Guoyuan Yanghe Quality 光谱学与光谱分析
2010, 30(7): 1806
