农产品激光探针检测应用基础研究
发布时间：2021-06-06 12:12
粮食果蔬等生活必须品安全事件的频发,加剧了消费者对农产品质量安全的担忧。传统农产品分析方法存在样品制备繁琐、耗时长、易引入二次污染、不易操作等缺点,已经无法满足现代农业快速、在线、大批量检测的需求。激光探针技术（激光诱导击穿光谱）是一种原子光谱分析技术,具有制样简单、分析快速、操作便捷和非接触式检测等优点,逐渐成为农产品检测领域的研究热点。然而,激光探针技术在进行农产品检测时,存在着检测效率低、检测灵敏度差、定量分析精度不高等问题,尚不能达到农业应用的需求。因此,亟需对农产品激光探针检测技术进行深入研究并寻找相应的解决方法。基于此,本文展开了如下研究:针对目前农产品产地鉴别检测效率低的问题,采用激光探针技术对农产品产地进行鉴别,研究了制样方式与统计学算法对大米产地鉴别的影响。以20个不同产地的大米为研究对象,对比了大米粉末硼酸镶嵌压片、大米粉末直接压片、米粒直接压片和米粒直接采集四种制样方式对鉴别结果的影响,发现米粒直接采集激光探针无需破坏被测样品即可以快速鉴别大米产地,结果优于其余3种制样方式。对比了主成分分析、决策树、随机森林、偏最小二乘判别分析、线性判别分析和支持向量机等统计学算...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
激光探针技术原理图
图 1-2 等离子体演化过程1.3.3 激光探针技术特点激光探针是一种激光诱导等离子体的原子发射光谱分析技术，与其他物质成分分析方法相比（表 1-1），激光探针技术有着诸多优点，如：（1）样品预处理简单。传统的物质成分分析技术，均需将被测样品进行复杂的预处理。LIBS 不受样品形态限制，无论是固体[21]、液体[22, 23]、气体[24]均可直接检测。如被测样品表面被氧化或有污垢，可用激光对被测样品表面进行预烧蚀后再检测。（2）分析速度快。每一个激光脉冲就可获得一幅光谱，因此，在进行定性分析时，只需几秒就可得到被测物质元素种类信息；在定量分析时，也仅需几十秒至几分钟就可得到被测物质元素含量信息。在金属和塑料快速分拣[25, 26]、生产线实时质量评估[27, 28]、钢水在线监测[29-31]等领域具有巨大优势。（3）多元素同时检测。许多物质成分检测技术一般一次仅检测一种元素，而激
1.4 激光探针技术用于农业领域研究现状1992 年，慕尼黑工业大学 R.W. Wisbrun[42]等人在有毒化学品和生物标志物检测国际会议上，首次将 LIBS 技术应用于沙土中重金属元素铬（Cr）、铅（Pb）、铜（Cu）的检测，但由于当时硬件设备（激光器、光谱仪、光电转换探测器等）性能的受限，LIBS 还不能满足应用需求，因此在农业领域并未受到广泛关注。近年来，随着硬件设备性能的飞速提升，LIBS 技术的实用性也逐渐增强，已经应用到多个领域中。图 1-3（a）为 1972 年 1 月 1 日至 2018 年 12 月 31 日期间每年出版的 LIBS 相关文献统计，图 1-3（b）为使用关键词“LIBS”和“Food”检索到的每年出版物数量统计（数据来源于 Web of Science 和 Scopus 数据库）。由图 1-3 可知，LIBS 技术在农业领域的应用受到越来越多的关注。在农业领域，主要运用 LIBS 进行农业环境污染检测和农产品及农副食品质量安全检测研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨炉原子吸收光谱法检测大米中镉含量的方法优化[J]. 刘小根,曾福华,曹维强,柯丽群,王同珍. 食品安全质量检测学报. 2019(03)
[2]农产品质量安全视角下的农村土地经营权变迁[J]. 樊铭勇. 农村经济与科技. 2018(23)
[3]基于激光诱导击穿光谱的微生物种类鉴别研究[J]. 饶刚福,黄林,刘木华,陈添兵,陈金印,罗子奕,许方豪,杨晖,何秀文,周华茂,林金龙,姚明印. 分析化学. 2018(07)
[4]支持向量机结合主成分分析辅助激光诱导击穿光谱技术识别鲜肉品种[J]. 朱毅宁,杨平,杨新艳,李嘉铭,郝中骐,李秋实,郭连波,李祥友,曾晓雁,陆永枫. 分析化学. 2017(03)
[5]双光束激光诱导击穿光谱提高污染大米中镉元素检测灵敏度实验[J]. 杨晖,黄林,刘木华,陈添兵,王彩虹,胡慧琴,姚明印. 激光与光电子学进展. 2016(05)
[6]微波辅助激光诱导击穿光谱增强大米中Cd发射强度的研究[J]. 胡慧琴,徐雪红,黄林,姚明印,陈添兵,刘木华,王彩虹. 光谱学与光谱分析. 2016(04)
[7]基于无机元素分析对地理标志五常大米鉴别技术的研究[J]. 黎永乐,郑彦婕,汤璐,苏志义,熊岑. 光谱学与光谱分析. 2016(03)
[8]Nondestructive Determination of Cu Residue in Orange Peel by Laser Induced Breakdown Spectroscopy[J]. 胡慧琴,黄林,刘木华,陈添兵,杨平,姚明印. Plasma Science and Technology. 2015(08)
[9]五常大米之忧:百万吨产量 千万吨销量[J]. 王建威. 农产品市场周刊. 2015(25)
[10]稻谷加工工艺对产品镉含量的影响[J]. 魏帅,田阳,郭波莉,魏益民. 中国食品学报. 2015(03)
本文编号：3214369
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
激光探针技术原理图
图 1-2 等离子体演化过程1.3.3 激光探针技术特点激光探针是一种激光诱导等离子体的原子发射光谱分析技术，与其他物质成分分析方法相比（表 1-1），激光探针技术有着诸多优点，如：（1）样品预处理简单。传统的物质成分分析技术，均需将被测样品进行复杂的预处理。LIBS 不受样品形态限制，无论是固体[21]、液体[22, 23]、气体[24]均可直接检测。如被测样品表面被氧化或有污垢，可用激光对被测样品表面进行预烧蚀后再检测。（2）分析速度快。每一个激光脉冲就可获得一幅光谱，因此，在进行定性分析时，只需几秒就可得到被测物质元素种类信息；在定量分析时，也仅需几十秒至几分钟就可得到被测物质元素含量信息。在金属和塑料快速分拣[25, 26]、生产线实时质量评估[27, 28]、钢水在线监测[29-31]等领域具有巨大优势。（3）多元素同时检测。许多物质成分检测技术一般一次仅检测一种元素，而激
1.4 激光探针技术用于农业领域研究现状1992 年，慕尼黑工业大学 R.W. Wisbrun[42]等人在有毒化学品和生物标志物检测国际会议上，首次将 LIBS 技术应用于沙土中重金属元素铬（Cr）、铅（Pb）、铜（Cu）的检测，但由于当时硬件设备（激光器、光谱仪、光电转换探测器等）性能的受限，LIBS 还不能满足应用需求，因此在农业领域并未受到广泛关注。近年来，随着硬件设备性能的飞速提升，LIBS 技术的实用性也逐渐增强，已经应用到多个领域中。图 1-3（a）为 1972 年 1 月 1 日至 2018 年 12 月 31 日期间每年出版的 LIBS 相关文献统计，图 1-3（b）为使用关键词“LIBS”和“Food”检索到的每年出版物数量统计（数据来源于 Web of Science 和 Scopus 数据库）。由图 1-3 可知，LIBS 技术在农业领域的应用受到越来越多的关注。在农业领域，主要运用 LIBS 进行农业环境污染检测和农产品及农副食品质量安全检测研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨炉原子吸收光谱法检测大米中镉含量的方法优化[J]. 刘小根,曾福华,曹维强,柯丽群,王同珍. 食品安全质量检测学报. 2019(03)
[2]农产品质量安全视角下的农村土地经营权变迁[J]. 樊铭勇. 农村经济与科技. 2018(23)
[3]基于激光诱导击穿光谱的微生物种类鉴别研究[J]. 饶刚福,黄林,刘木华,陈添兵,陈金印,罗子奕,许方豪,杨晖,何秀文,周华茂,林金龙,姚明印. 分析化学. 2018(07)
[4]支持向量机结合主成分分析辅助激光诱导击穿光谱技术识别鲜肉品种[J]. 朱毅宁,杨平,杨新艳,李嘉铭,郝中骐,李秋实,郭连波,李祥友,曾晓雁,陆永枫. 分析化学. 2017(03)
[5]双光束激光诱导击穿光谱提高污染大米中镉元素检测灵敏度实验[J]. 杨晖,黄林,刘木华,陈添兵,王彩虹,胡慧琴,姚明印. 激光与光电子学进展. 2016(05)
[6]微波辅助激光诱导击穿光谱增强大米中Cd发射强度的研究[J]. 胡慧琴,徐雪红,黄林,姚明印,陈添兵,刘木华,王彩虹. 光谱学与光谱分析. 2016(04)
[7]基于无机元素分析对地理标志五常大米鉴别技术的研究[J]. 黎永乐,郑彦婕,汤璐,苏志义,熊岑. 光谱学与光谱分析. 2016(03)
[8]Nondestructive Determination of Cu Residue in Orange Peel by Laser Induced Breakdown Spectroscopy[J]. 胡慧琴,黄林,刘木华,陈添兵,杨平,姚明印. Plasma Science and Technology. 2015(08)
[9]五常大米之忧:百万吨产量 千万吨销量[J]. 王建威. 农产品市场周刊. 2015(25)
[10]稻谷加工工艺对产品镉含量的影响[J]. 魏帅,田阳,郭波莉,魏益民. 中国食品学报. 2015(03)
本文编号：3214369
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