两种相似塑料材料的显微近、中红外成像方法研究.pdf

第3 l 卷，第9 期光谱学与光谱分析V 0 1 3 1。N o 9。p p 2 3 7 7-2 3 8 220i1 年9 月S p e c t r o s c o p ya n dS p e c t r a lA n a l y s i sS e p t e m b e r，2 0 11两种相似塑料材料的显微近、中红外成像方法研究王冬1 3，马智宏2，赵柳2，潘立刚2，李晓婷2，王纪华1 2 1 北京农业信息技术研究中心，北京1 0 0 0 9 72 北京农产品质景检测与农田环境监测技术研究中心北京1 0 0 0 9 73 中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京1 0 0 0 8 3摘要显微近、中红外成像不仅可以获得样品的光谱信息，而且可以获得样品的宅间分布信息，这是传统的近、中红外光谱分析所尤法比拟的。该文以外观非常相似的聚乙烯膜(材料I)和封口膜(材料)为研究对象，分别采集r 样品的娃微近、中红外图像。针对两种材料进行化学成像和相关光谱成像，比较并讨论了每种材料的两种成像方法。结果表明，材料的显微近、中红外化学成像中，两种材料化学成像值相差分别为0 0 0 48 和0 2 5 48；材料I 的娃微近、中红外化学成像中。两种材料化学成像值相差分别为0 0 0 26 和0 3 2 65；近、中红外谱区的显微成像皆可得到两种材料清晰的成像，从而可区分两种材料。对两种材料相关光谱成像的研究表明，分别以两种材料的近、中红外光谱作为参比光谱的相关光谱成像町以明湿地区分两种材料，成像结果较清晰；娃微中红外相关光谱成像中，两种材料的光谱和参比光谱的相关系数差异大于0 1 2，成像结果更清晰；而湿微近红外相关光谱成像图可利用图像中两种材料光谱和参比光谱相关系数的细微差异区分两种材料。该研究为农产品包装材料安全性的快速判别提供一定的参考，并为硅微近、中红外成像分辨不同材料提供一定的成像方法参考。关键词化学成像；显微近红外成像；显微中红外成像l 塑料；分布中图分类号：0 4 3 5 2文献标识码：AD O I：1 0 3 9 6 4 j i s s n,1 0 0 0-0 5 9 3(2 0 1 1)0 9 2 3 7 7 0 6引言直接与农产品接触的塑料包装的安全性关系着人们饮食健康。劣质或有毒的塑料包装材料在农产品加工、储藏过程中可能释放有害物质，对人体健康造成直接或间接的危害。聚氯乙烯、聚苯乙烯等包装材料对人体具有一定的毒性在使用过程中可能逸出有毒或有害物质；而这砦材料用肉眼无法区分。目前，对塑料包装中的有害物质的检测以色谱一质谱联用 1 或色谱【2 方法为主，不仅工作量大、分析周期长、而且需要使用有机试剂对环境会造成一定的污染。因此，迫切需要一种科学町靠的快速鉴别手段来判断塑料包装的安全性。中红外光谱是分子吸收光谱，由分子中振动能级伴随转动能级的跃迁产生。中红外光谱具有特征性强、分析速度快、测试样牖最少、无损分析等特点。近红外光谱主要来源于分子中含氢肇团的倍频与合频吸收。随着计算机技术和化学计量学的迅速发展，近红外光谱分析技术以其快速、无损、环保的特点已被广泛地应用于农药质最控制、水果品质检测I s-s 1、谷物品质检测L 6 一、饲料品质检测L 8】、蜂蜜品质检测 9 、高粱籽粒多酚类物质定量测定L l 叫等领域。显微近、中红外成像属于化学成像 1，是一种将光谱分析和I 冬I 像技术相结合的新型分析技术，可以深入微观视野，在采集微1)(近、中红外光谱的同时记录各光谱的李问相对位置不仪能提供被测试样晶的空问分布信息，而且能提供被测试样晶的化学组成信息，这一特点是硅微近、中红外图像较传统近、中红外光谱分析的领先之处。然而，显微近、中红外图像数据是包含了李间、波数和吸光度的多维数据，从中有效地提取所需信息仍是娃微近、中红外成像分析的一个难点。日前这项技术及其研究尚处于起步阶段L l2。本研究选取了两种典喇的包装材料。一种足聚乙烯膜另一种是封【I 膜。聚乙烯膜的主要成分是聚乙烯，无毒。可用作农产品包装。封口膜主要成分是聚乙烯和聚叫氟乙烯。收稿日期：2 0 1 0-1 2-1 5 修订日期：2 0 1 1 0 4 3 0基金项目：北京市科委京产大宗农产品质鼍安伞榆测勺监测科技支撑工程项目(Z 0 9 0 9 0 5 0 1 0 4 0 9 0 1)资助作者简介：王冬。1 9 8 2 年生，北京农业信息技术研究中心博士后e-m a i l lw a n g d(园n e r c i t a o r g c n*通讯联系人e-m a i l lw a n g j h n e r c i t a o r g c n2 3 7 8光谱学与光谱分析k 第3 1 卷聚四氟乙烯作为厨具涂层及包装材料曾经一直被认为是对人安全的，但近年来相关研究表明，聚四氟