畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）可食性顏料光譜研究

1、<p>　　哈爾濱商業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　　可食性顏料光譜研究</b></p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 陳翠英 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： 劉 壯 </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí)： 印刷工程一班

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 201110830292 </p><p>　　學(xué) 院： 輕工學(xué)院 </p><p>　　二〇一五 年 六 月 八 日</p><p>　　Undergraduate Graduation Project (Thesis)</p>

3、<p>　　Harbin University of Commerce</p><p>　　Study the spectral of edible pigment</p><p>　　2015-06-08</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)</p><p&

4、gt;　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評(píng)語(yǔ)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)現(xiàn)有15種可食性色素進(jìn)行研究，將其配制5種不同濃度溶液，利用濾紙吸附，自然晾干，并通過(guò)微小型光纖光譜儀測(cè)試其反射光譜（285~900nm），建立了可食性顏料的光譜數(shù)據(jù)，研究了不同波段

5、的反射發(fā)現(xiàn)可見光波段在不同色相對(duì)應(yīng)光譜存在差異，紅外、紫外基本相同（除中國(guó)蘭）。利用FTIR測(cè)試了15種可食性色素紅外光譜，解析了譜圖，建立了15種色素的特征結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的紅外特征峰。本文所得到的規(guī)律以及數(shù)據(jù)為印刷工業(yè)與食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域提供了工作的便利條件和理論依據(jù)，減少工作量。</p><p>　　關(guān)鍵詞：顏料;可食性色素;光纖光譜儀;紅外光譜儀</p><p><b>　　A

6、bstract</b></p><p>　　The main purpose of this experiment is to study the existing 15 edible pigment.They were formulated in 5 different concentrations of solution,then uses the adsorption of filter pap

7、er,natural drying and its reflective spectrum(285~900nm) was tested by a micro optical fiber spectrometer.Then the spectral data of edible pigment is established.After studying the reflection of different bands,the diffe

8、rences of visible light bands in different color spectra were found,infrared and ultraviolet basic s</p><p>　　Keywords: Pigment,Edible pigment,Fiber optic spectrometer,FTIR</p><p><b>　　目

9、錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1色素檢測(cè)方法1</p><p>　　1.1.1毛細(xì)管電泳法2</p&

10、gt;<p>　　1.1.2分光光度法2</p><p>　　1.1.3高效液相色譜法2</p><p>　　1.1.4極譜法2</p><p>　　1.1.5薄層色譜法2</p><p>　　1.2常用的幾種光譜技術(shù)3</p><p>　　1.2.1常規(guī)光譜技術(shù)3</p>&l

11、t;p>　　1.2.2三維熒光光譜技術(shù)3</p><p>　　1.2.3同步熒光光譜技術(shù)3</p><p>　　1.3光譜分析技術(shù)的特點(diǎn)3</p><p>　　1.3.1靈敏度高3</p><p>　　1.3.2特異性好3</p><p>　　1.3.3選擇性好4</p><p&g

12、t;　　1.3.4樣品用量少4</p><p>　　1.3.5非侵入式檢測(cè)4</p><p>　　1.3.6方便、快捷4</p><p>　　1.4國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.5國(guó)外研究現(xiàn)狀5</p><p>　　1.6光纖光譜儀的簡(jiǎn)介與原理5</p><p>　　1.7

13、近紅外光譜分析技術(shù)的基本原理7</p><p>　　1.8研究目的與意義7</p><p><b>　　1.9實(shí)驗(yàn)內(nèi)容8</b></p><p>　　2 試驗(yàn)方法、材料及儀器9</p><p><b>　　2.1試驗(yàn)原料9</b></p><p>　　2.2試驗(yàn)設(shè)備

14、12</p><p>　　2.3試驗(yàn)過(guò)程13</p><p>　　2.3.1反射光譜的檢測(cè)13</p><p>　　2.3.2紅外光譜的檢測(cè)13</p><p><b>　　3結(jié)果與分析14</b></p><p>　　3.1反射光譜分析結(jié)果14</p><p>

15、;　　3.2紅外光譜分析結(jié)果22</p><p><b>　　結(jié) 論29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　附 錄33</b></p&

16、gt;<p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　近年來(lái)隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)生活質(zhì)量也有了更高的要求，尤其是食品的安全問題，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。然而食品添加劑卻成了人們不可或缺的一部分，其中可食性色素是食品添加劑的一個(gè)重要組成部分?？墒承陨鼐哂懈纳剖称飞珴?，增強(qiáng)食欲等功能，世界各國(guó)尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)不僅在色素對(duì)人體健康影響方面做了大量調(diào)查和

17、研究，而且在食用色素的管理合成色素的使用方面均有嚴(yán)格的規(guī)定，多種合成色素已被禁止或嚴(yán)格限量使用。根據(jù)日本《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》顯示，允許使用色素種類有12種，禁止色素種類16種；美國(guó)《聯(lián)邦規(guī)定法CFR21第70部分》顯示允許色素種類9種，禁止色素種類16種；中國(guó)GB2760-2011《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》非食用物質(zhì)名單中規(guī)定允許色素種類11種，禁止色素種類6種[1]。</p><p>　　食用色

18、素按其來(lái)源和性質(zhì)區(qū)分，分為天然色素和合成色素，天然色素是指從自然資源中提取并經(jīng)過(guò)處理而獲得的，包括葡萄果皮色素、焦糖、玫瑰茄色素、紅花黃色素，具有安全無(wú)毒、色調(diào)色彩自然、來(lái)源相對(duì)豐富及對(duì)環(huán)境的無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)[2]。但是天然色素的穩(wěn)定性不好，然而合成色素的穩(wěn)定性要相對(duì)好很多，彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)，并且，合成色素成本低、附著度強(qiáng)，但是對(duì)人類的身體健康造成了很大的威脅，我國(guó)允許在食品中使用的合成色素種類有莧菜紅、新紅、胭脂紅、亮藍(lán)、檸檬黃、赤蘚紅、日

19、落黃和靛藍(lán)以及鋁色淀、酸性紅和喹啉黃[3]。</p><p>　　我國(guó)對(duì)人工合成色素的使用范圍及標(biāo)準(zhǔn)有明確的規(guī)定，但是有許多只求利益的不法商家濫用色素，肆意妄為，不顧國(guó)家規(guī)定，隨意在食品中添加色素，這種現(xiàn)象的不斷發(fā)生，很有可能危害到他人的健康，所以要杜絕這種現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)合成色素的檢測(cè)非常重要，國(guó)家應(yīng)積極嚴(yán)格檢測(cè)食品的安全問題。</p><p><b>　　1.1色素檢測(cè)方法&l

20、t;/b></p><p>　　針對(duì)食品中色素的檢測(cè)問題，許多國(guó)家已經(jīng)研制出了一些方法，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)食用色素的檢測(cè)方法主要有：高效液相色譜法、薄層色譜法、極譜法、毛細(xì)管電泳法、光度法等，這些檢測(cè)方法在一定程度上基本上能夠滿足食品安全監(jiān)管中對(duì)合成食品色素檢測(cè)的需要，但同時(shí)也存在著一些弊端，比如前處理過(guò)程復(fù)雜、測(cè)量費(fèi)時(shí)、成本高，及靈敏度、準(zhǔn)確性不夠高等，這些都將給人們帶來(lái)一些不便。以下是對(duì)一些色素檢測(cè)方法的簡(jiǎn)介

21、：</p><p>　　1.1.1毛細(xì)管電泳法</p><p>　　毛細(xì)管電泳也被稱作高效毛細(xì)管電泳，依據(jù)樣品中各組分之間淌度和分配行為上的差異通過(guò)彈性石英毛細(xì)管而實(shí)現(xiàn)分離的電泳分析方法。它以毛細(xì)管為分離通道，將高壓直流電場(chǎng)做為驅(qū)動(dòng)力的一種新型液相分離技術(shù)。該方法具有高效、快速的特點(diǎn)，在復(fù)雜體系多組分的同時(shí)測(cè)定中更加適用。</p><p>　　1.1.2分光光度法&

22、lt;/p><p>　　也稱為吸收光譜法，物質(zhì)對(duì)光的吸收具有選擇性，所以分光光度法就是通過(guò)測(cè)定被測(cè)物質(zhì)在特定波長(zhǎng)處或一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光的吸光度或發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。但是此方法對(duì)含有單色素的食品檢測(cè)比較方便，而對(duì)于含有混合色素的食品來(lái)說(shuō)，其圖像可能出現(xiàn)吸收峰疊加的問題，需要進(jìn)行分離，否則會(huì)受到測(cè)試干擾。</p><p>　　1.1.3高效液相色譜法</p>&

23、lt;p>　　高效液相色譜法是目前最受歡迎的一種分析檢測(cè)方法，是分局保留時(shí)間定性以及峰面積定量的方法。但是在使用高效液相色譜法對(duì)食用色素進(jìn)行分析檢測(cè)時(shí)，對(duì)樣品的前處理過(guò)程比較繁瑣且要求嚴(yán)格。</p><p><b>　　1.1.4極譜法</b></p><p>　　極譜法是以滴汞電極點(diǎn)解合成色分析樣液，使色素產(chǎn)生敏感的電流-電壓曲線（即極譜波），由于各種色素的還

24、原電位不同，以此進(jìn)行定性分析，根據(jù)還原電位峰高與其濃度成線性關(guān)系進(jìn)行定量分析。該法只適用于成分簡(jiǎn)單的食品，對(duì)于復(fù)雜的組成，抗干擾性差，同樣會(huì)影響還原波的產(chǎn)生無(wú)法進(jìn)行測(cè)定。</p><p>　　1.1.5薄層色譜法</p><p>　　薄層色譜法又叫薄層層析，是以涂布于支持板上的支持物作為固定相，以合適的溶劑為流動(dòng)相，對(duì)混合樣品進(jìn)行分離、鑒定和定量的一種層析分離技術(shù)。當(dāng)移動(dòng)向流經(jīng)固定相時(shí)，連

25、續(xù)的產(chǎn)生吸附，解吸附、再吸附、再解吸附，從而達(dá)到各成分的相互分離的目的。將合成色素從食品中分離提取，再通過(guò)薄層色素法進(jìn)行分離后，由分光光度計(jì)進(jìn)行吸光度檢測(cè)，與標(biāo)準(zhǔn)試樣比較進(jìn)行定性定量分析的方法。[8]</p><p>　　1.2普遍的幾種光譜技術(shù)</p><p>　　1.2.1常規(guī)光譜技術(shù)</p><p>　　吸收光譜、發(fā)射光譜和熒光激發(fā)光譜技術(shù)都屬于常規(guī)光譜技術(shù)。

26、對(duì)于測(cè)量吸收光譜來(lái)說(shuō)，可以得到樣品的吸收峰值波長(zhǎng)、以及吸光度等；而熒光光譜中，發(fā)射峰值的波長(zhǎng)、最佳激發(fā)波長(zhǎng)以及熒光譜寬等參數(shù)可以在其中體現(xiàn)出來(lái)。這三種常規(guī)光譜技術(shù)都可用于對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行定性、定量分析。與此同時(shí)，熒光激發(fā)光譜和發(fā)射光譜還為熒光測(cè)試中激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)的選擇提供了有力的依據(jù)。</p><p>　　1.2.2三維熒光光譜技術(shù)</p><p>　　三維等角以及三維等高線熒光光譜都是

27、三維熒光光譜。其圖譜展現(xiàn)的是熒光強(qiáng)度與發(fā)射波長(zhǎng)和激發(fā)波長(zhǎng)三者之間的關(guān)系。其中，三維等角熒光光譜圖是一種三維的立體圖，通常三維熒光在X、Y、Z三個(gè)維度上分別代表著發(fā)射波長(zhǎng)、激發(fā)波長(zhǎng)以及熒光強(qiáng)度；三維等高線特征圖是一種具有指紋特性的平面圖，故也稱為指紋圖，它展現(xiàn)的是發(fā)射波長(zhǎng)與激發(fā)波長(zhǎng)之間的變化關(guān)系，三維等角圖中的熒光強(qiáng)度是由其圖譜中的輪廓線體現(xiàn)。相對(duì)于常規(guī)熒光光譜，三維熒光光譜可以提供更為全面直觀的信息。</p><p&

28、gt;　　1.2.3同步熒光光譜技術(shù)</p><p>　　同步熒光光譜與常用的熒光測(cè)定方法最大的區(qū)別是同時(shí)掃描激發(fā)和發(fā)射兩個(gè)單色器波長(zhǎng)，由測(cè)得得熒光強(qiáng)度信號(hào)與對(duì)應(yīng)的激發(fā)波長(zhǎng)（或發(fā)射波長(zhǎng)）構(gòu)成光譜圖。同步熒光法按光譜掃面方式的不同可分為恒（固定）波長(zhǎng)法、恒能量法、可變角法和恒基體法。同步光譜、發(fā)射光譜以及激發(fā)光譜三者之間存在著一定的關(guān)系。它同時(shí)利用了化合物的吸收特性和發(fā)射特性，進(jìn)而改善了光譜分析的選擇性，對(duì)多組分混

29、合被測(cè)樣品的分析在很大程度上得到了幫助，它可以減小弱帶的干擾信息使強(qiáng)帶增強(qiáng)，因此同步光譜要優(yōu)于常規(guī)光譜。</p><p>　　1.3光譜分析技術(shù)的特點(diǎn)</p><p><b>　　1.3.1靈敏度高</b></p><p>　　光譜分析技術(shù)具有較高的靈敏度，尤其是熒光光譜技術(shù)。激光誘導(dǎo)熒光光譜技術(shù)的不斷進(jìn)步和對(duì)微弱信號(hào)探測(cè)器靈敏度的改進(jìn)，使得光

30、譜分析技術(shù)在靈敏度這一特性中有了很大的提升，甚至可以突破單分子檢測(cè)水平。微型光纖光譜儀中的全息光柵具有較小的雜散光，而機(jī)械刻劃光柵具有更高的反射率和靈敏度，給人們?cè)诳茖W(xué)研究中帶來(lái)了很多便利。</p><p><b>　　1.3.2特異性好</b></p><p>　　不同物質(zhì)具有著不同的能級(jí)結(jié)構(gòu)，而能級(jí)結(jié)構(gòu)決定著其吸收光譜和熒光光譜的特性，使得吸收光譜和熒光光譜因物質(zhì)

31、的能級(jí)結(jié)構(gòu)不同而具有特異性，可對(duì)物質(zhì)的細(xì)微差別，這種較好的特異性，使光譜分析在更加適合對(duì)不同物質(zhì)的定性分析。</p><p><b>　　1.3.3選擇性好</b></p><p>　　在光譜測(cè)量中，不僅可以獲得被測(cè)樣品的激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)、吸收及反射峰值波長(zhǎng)、熒光量子產(chǎn)率等參數(shù)外，還可以利用一些手段使譜線分開而不受干擾，如同步熒光光譜技術(shù)、導(dǎo)數(shù)熒光分析法以及時(shí)間分辨熒光

32、光譜技術(shù)等。所以光譜分析法成為分析這些化合物的得力工具，可測(cè)定化學(xué)性質(zhì)比較相近的元素和化合物。</p><p>　　1.3.4樣品用量少</p><p>　　測(cè)量過(guò)程中使用的樣品量少，如對(duì)液體樣品的測(cè)量?jī)H需大概1~3毫升的樣品溶液，因此在被測(cè)樣品稀少或貴重的情況下，比如古物以及刑事偵查等領(lǐng)域，光譜分析技術(shù)就展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　1.3.5非侵入式

33、檢測(cè)</p><p>　　在光譜檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)于反射光譜、吸收光譜和熒光光譜法，無(wú)需將探測(cè)器浸入到樣品中，也無(wú)需添加其他試劑，因此這種非浸入式測(cè)量方法不會(huì)污染及損壞樣品，在一定程度上保護(hù)樣品的完整性。</p><p>　　1.3.6方便、快捷</p><p>　　光譜分析技術(shù)中無(wú)需復(fù)雜的預(yù)處理工作，操作方便、測(cè)量速度快，相對(duì)于其他方法而言，在現(xiàn)場(chǎng)或在線檢測(cè)中，光譜分

34、析技術(shù)則具有突出的優(yōu)勢(shì)?？旖?、便利的檢測(cè)特點(diǎn)有利于檢測(cè)成本的降低，使光譜分析技術(shù)得到更好的推廣與普及。</p><p>　　光譜分析技術(shù)自身的諸多優(yōu)點(diǎn)使其在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境檢測(cè)、生命科學(xué)、材料學(xué)、食品安全監(jiān)管等領(lǐng)域得到高度的認(rèn)可[4]。</p><p><b>　　1.4國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　李幫銳等[5]將高效液相色譜

35、-質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用，建立了可以定性、定量分析含于飲料中8種人工合成色素的方法，其中包括莧菜紅色素、日落黃色素、誘惑紅、檸檬黃、胭脂紅、赤蘚紅、酸性靛藍(lán)以及亮藍(lán)；歐陽(yáng)燕玲等[6]對(duì)含于葡萄酒中的5種（檸檬黃色素、亮藍(lán)色素、日落黃色素、莧菜紅以及胭脂紅）合成色素進(jìn)行了高效液相色譜法的建立；奚星林等[7]使用固相萃取與高效液相色譜法相結(jié)合，對(duì)食品中12種合成色素(檸檬黃、亮黑、熒光桃紅、日落黃、誘惑紅、堅(jiān)牢綠、麗春紅3R、麗春紅2R、熒光素鈉、

36、專利藍(lán)、金黃粉、孟加拉玫瑰紅）進(jìn)行了檢測(cè)。羅利軍等建立的1.5次線性掃描伏安法可以同時(shí)測(cè)定胭脂紅、赤蘚紅、檸檬黃、日落黃、莧菜紅5種食用人工合成色素。在無(wú)機(jī)鹽存在下，水溶性高聚物水溶液可分為兩相，杜建中等利用這一特性，將胭脂紅和莧菜紅轉(zhuǎn)入高聚物相，避免了其他物質(zhì)干擾，利用雙波長(zhǎng)等吸收法胭脂紅和莧菜紅的含量測(cè)定。趙新穎等建立了毛細(xì)管電泳法測(cè)定糖果中5種人工合成色素（亮藍(lán)、日落黃、莧菜紅、胭脂紅、檸檬黃）的分析方法，認(rèn)為毛細(xì)管電泳法簡(jiǎn)便、快

37、速、靈敏度高、重現(xiàn)性好。陳悅鳴等利用靜電離子色譜法測(cè)定食品中的人工合成色素。聶晶等研究了合成</p><p><b>　　1.5國(guó)外研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　Pokorny等人[9]基于白葡萄酒的顏色，使用Ocean Optics系列的S2000光纖光譜儀對(duì)品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)；Tincher等人采用Ocean Optics的SD1000光譜儀實(shí)現(xiàn)了對(duì)紡織品染色的

38、實(shí)時(shí)測(cè)量。</p><p>　　Snehalatha等[10]用傅里葉變換紅外光譜法對(duì)日落黃進(jìn)行了振動(dòng)光譜分析，并根據(jù)密度泛函理論計(jì)算了它的振動(dòng)光譜，得到了日落黃的第一超極化率，并分析了羥基振動(dòng)紅移、偶氮基振動(dòng)頻率下降的原因。</p><p>　　Cheung等[11]用表面加強(qiáng)拉曼散射法對(duì)蘇丹紅Ⅰ色素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并結(jié)合主成分分析、偏最小二乘回歸、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量回歸等方法實(shí)現(xiàn)了

39、對(duì)蘇丹Ⅰ的定量檢測(cè)。</p><p>　　Alt?nöz等[12]用一階導(dǎo)數(shù)紫外吸收光譜法結(jié)合Vierordt法實(shí)現(xiàn)了對(duì)食物樣品中靛藍(lán)、胭脂紅的同時(shí)測(cè)定。</p><p>　　1.6光纖光譜儀的簡(jiǎn)介與原理</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)將采用光纖光譜儀進(jìn)行光譜測(cè)量，光纖光譜儀的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)的模塊化和靈活性[13]。微小型光纖光譜儀在測(cè)量速度上非?？?，使得它可以

40、用于在線分析，可實(shí)現(xiàn)多種不同的采樣方式。此外，微小型光纖光譜儀體積小、重量輕、探測(cè)速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及價(jià)格低等，操作起來(lái)也簡(jiǎn)單方便，所以微型光纖光譜儀在市場(chǎng)上有著很大的競(jìng)爭(zhēng)力，可以應(yīng)用在工業(yè)過(guò)程監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)室物理化學(xué)分析、臨床醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、航空航天遙感等領(lǐng)域，因而引起了人們廣泛的興趣。以下為光纖光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)圖（見圖1.1）。</p><p>　　此外，在微小型光譜儀中還應(yīng)用進(jìn)了低損耗光纖、低噪

41、聲高靈敏CCD陣列檢測(cè)器、全息光柵和小型高效半導(dǎo)體等新型光電子器件，使微小型光譜儀器性能明顯提高，還具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　(1)引入光纖技術(shù)，使采樣方法更為靈活，使用光纖探測(cè)器將遠(yuǎn)離光譜儀的被測(cè)樣品引到光譜儀器，從而避免了樣品池的限制，還可以應(yīng)變樣品的不平整表面或凹凸形狀。此外，使用光纖將光信號(hào)引入，可以使光譜儀內(nèi)部與環(huán)境隔絕，避免其內(nèi)部被外部的惡劣環(huán)境的干擾以及腐蝕。從而延長(zhǎng)了光譜儀的使用壽命，并

42、且可長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。</p><p>　　圖1.1光纖光譜儀光學(xué)系統(tǒng)圖</p><p>　　(2)檢測(cè)器使用電荷耦合器件(CCD)陣列，在掃描光譜過(guò)程中不需移動(dòng)光柵，可瞬態(tài)采集，時(shí)間短，并與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)時(shí)輸出信息。</p><p>　　(3)分光器件使用全息光柵，從而降低雜散光，提高測(cè)量精度[14]。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)是采用光纖光譜

43、儀測(cè)量色素的反射光譜，光的反射主要分為鏡面反射和漫反射，鏡面反射的光并不進(jìn)入樣品的內(nèi)部，不與樣品內(nèi)部發(fā)生發(fā)生作用，只是發(fā)生在表面，所以鏡面反射光不會(huì)記載被測(cè)樣品的結(jié)構(gòu)和組成的信息，不適用與樣品的定量或者定性的分析。然而漫反射光則是會(huì)進(jìn)入到樣品內(nèi)部，在其內(nèi)部發(fā)生多次反射、折射、衍射、吸收后返回表面的光，與樣品內(nèi)部的組成發(fā)生了相互作用，因此，漫反射光記載了樣品的主要內(nèi)在信息，我們可以利用反射光的特性來(lái)分析研究被測(cè)樣品的特性。</p&g

44、t;<p>　　使用光纖光譜儀檢測(cè)樣品時(shí)，對(duì)不同狀態(tài)的物體，可采用不同的光纖探頭進(jìn)行檢測(cè)，反射式探頭、積分球直接測(cè)量以及透射式浸入型探頭是測(cè)量的三種方式，當(dāng)被測(cè)樣品為固體或漆膜時(shí)，可用反射式探頭或積分球?qū)ζ漕伾M(jìn)行直接測(cè)量；透射式浸入型探頭可對(duì)待測(cè)物是液體的顏色進(jìn)行直接測(cè)量；對(duì)于在線流動(dòng)液體的測(cè)量，需設(shè)計(jì)旁路，并將待測(cè)物引出，與樣品流動(dòng)池相結(jié)合進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)分析。</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)有條件采用

45、Y型光纖，它由照明和接受兩束光纖在一端合為一束作為探頭，光源發(fā)出的光經(jīng)照明光纖束，傳至探頭輸出，輸出光被待測(cè)物調(diào)制后返回探頭，經(jīng)接收光纖將信號(hào)光傳到有光電探測(cè)器的另一分端輸出，從而使光電探測(cè)器獲得所需的光信號(hào)[15]。</p><p>　　1.7紅外光譜分析技術(shù)的基本原理</p><p>　　當(dāng)分子吸收光譜后發(fā)生振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，紅外吸收光譜也稱為分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。近紅外光譜技術(shù)

46、（NIR）被視為一種既高效又快速的現(xiàn)代光譜分析技術(shù)，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)和光譜技術(shù)等領(lǐng)域的最新研究成果相結(jié)合，展現(xiàn)出了其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，在多個(gè)領(lǐng)域得到了人們的認(rèn)可，并且一致得到好評(píng)。無(wú)論是在定性方面還是在定量方面，在食品、醫(yī)藥、石油工業(yè)、高分子領(lǐng)域等各個(gè)領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。</p><p>　　紅外光譜主要是由于分子振動(dòng)中的非諧振性使得分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的,絕大多數(shù)有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)離子的基頻吸

47、收帶都出現(xiàn)在中紅外光區(qū)，由于基頻振動(dòng)是最強(qiáng)的吸收，適宜進(jìn)行定性定量分析。記錄的主要信息是含氫基團(tuán)C-H、O-H、N-H、S-H、P-H等振動(dòng)的合頻以及被頻吸收。無(wú)論是不同基團(tuán)(如甲基、苯環(huán)、碳碳雙鍵、亞甲基等)還是同一基團(tuán)所連接的結(jié)構(gòu)等不同，都會(huì)影響近紅外吸收光譜的波長(zhǎng)與吸收強(qiáng)度的關(guān)系。因此近紅外光譜中包含了多種結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成信息,含有碳?xì)涞挠袡C(jī)物質(zhì)非常適合此方法檢測(cè)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息[16]。紅外光譜分析技術(shù)可以應(yīng)用在很多方面，可以對(duì)未知

48、物進(jìn)行鑒定、化合物分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的測(cè)定分析以及混合物成分分析。由所得光譜的吸收峰位置可知未知物的化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)；由特征吸收峰的吸收強(qiáng)度可知被測(cè)樣品中各組分含量；此外，應(yīng)用紅外光譜也可推斷出被測(cè)定分子的鏈長(zhǎng)和鍵角，從而推斷出分子的立體結(jié)構(gòu)，判斷化學(xué)鍵的強(qiáng)弱等。因此，紅外光譜技術(shù)對(duì)于化學(xué)工作者來(lái)說(shuō)已經(jīng)成為一種不可缺少的分析工具。</p><p>　　1.8研究目的與意義</p><p>　　目前

49、，對(duì)于可食性顏料來(lái)說(shuō)，還沒有一個(gè)比較系統(tǒng)的反射光譜以及紅外譜圖體系，所以本實(shí)驗(yàn)的主要目的是針對(duì)十五種可食性顏料（色素）的反射光譜和紅外光譜進(jìn)行研究，將每種色素配制成五種不同的濃度，使用光纖光譜儀測(cè)量它們?cè)诳梢姽夥秶⒓t外波段以及紫外波段的反射光譜圖，并將其進(jìn)行對(duì)比、分析。在測(cè)紅外光譜前，需先制作溴化鉀壓片，將被測(cè)樣品與溴化鉀按一定的比例混合，研磨制成壓片后進(jìn)行檢測(cè)分析。</p><p>　　反射光譜的檢測(cè)和紅外的

50、分析，有利于印刷工業(yè)在可食性油墨上的配比，并且在食品安全檢測(cè)方面，可以將被檢測(cè)樣品的光譜圖與本論文中的進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)出是否是可食性色素，并且根據(jù)不同濃度的光譜特點(diǎn)，檢測(cè)出該食品中的色素含量是否超標(biāo)。對(duì)食品中的色素添加劑含量及種類進(jìn)行檢測(cè)分析，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而避免不合格產(chǎn)品在市場(chǎng)上的泛濫。</p><p><b>　　1.9實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>　　

51、(1)利用光纖光譜儀測(cè)量15種色素（每種色素五種不同濃度）的反射光譜，記錄數(shù)據(jù)，做出圖像；</p><p>　　(2)制作溴化鉀壓片：將色素與溴化鉀按一定的比例混合，研磨，使用壓片模具進(jìn)行壓片；</p><p>　　(3)應(yīng)用傅里葉紅外光譜儀對(duì)已做好的溴化鉀壓片進(jìn)行紅外掃描；</p><p>　　(4)查閱發(fā)色基團(tuán)以及不同基團(tuán)的吸收峰位置，對(duì)每種色素進(jìn)行深入的分析。

52、</p><p>　　2 試驗(yàn)方法、材料及儀器</p><p><b>　　2.1試驗(yàn)原料</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行15種可食性色素的測(cè)量：紅曲紅（廣東天益生物科技有限公司）、甜菜紅、莧菜紅、誘惑紅、赤蘚紅（上海染料研究所有限公司）、胭脂紅、胭脂蟲紅、亮藍(lán)、中國(guó)蘭（天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所）、胡蘿卜黃、梔子黃、檸檬黃（天津多福源實(shí)

53、業(yè)有限公司）、日落黃（天津多福源實(shí)業(yè)有限公司）、二氧化鈦、天然姜黃（廣州市威倫食品有限公司），各色素的理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)見下圖2.1到2.13[18-24]。</p><p>　　(1)誘惑紅是食用色素，化學(xué)名稱：6-羥基-5-(2-甲氧基-4-磺酸-5-甲苯基)偶氮萘-2-磺酸二鈉鹽。水溶性合成色素，鮮艷的深紅色，單色品種。該色素穩(wěn)定性優(yōu)良，可安全地用于食品、飲料、藥品、化妝品、飼料、煙草、玩具、食品包裝材料等的著

54、色。水溶性合成色素，鮮艷的深紅色，廣泛應(yīng)用于糖果包衣、冰淇淋、雪糕、糖果、糕點(diǎn)、飲料等的著色。</p><p>　　圖2.1誘惑紅 圖2.2胭脂蟲紅</p><p>　　(2)日落黃,化學(xué)名1-(4'-酸基-1-苯偶氮)-2-萘酷-6-磺酸二鈉鹽,又名晚霞黃、夕陽(yáng)黃、橘黃、食用色素3號(hào),易溶于水,中性和酸性水溶液呈橙黃色,遇堿變?yōu)榧t褐色。耐

55、熱及耐光性強(qiáng),易著色,有增強(qiáng)外觀顏色好看的作用。</p><p>　　(3)胭脂紅,化學(xué)名為1-（4-橫酸基-1-奈偶氮）-2-輕基-6,8-奈二磺酸三鈉鹽，又名麗春紅結(jié)構(gòu)式見圖，胭脂紅耐熱、耐光性強(qiáng)，遇堿變?yōu)楹稚?，易溶于水，呈紅色溶液。</p><p>　　(4)梔子黃色素易溶于水、乙醇等極性溶劑，難溶于苯、汽油等非極性溶劑。其主要成分是類胡蘿卜類的α-藏花素和藏花酸，其中α-藏花素，分

56、子式C44H64O24，分子量為997.21，藏花酸，分子式為C20H24O4，分子量為328.39。</p><p>　　(5)甜菜紅的主要成分為甜菜花青素和甜菜黃素，是紅紫至深紫色液體、塊、或粉末，易溶于水，水溶液呈現(xiàn)紅色至紫紅色，色澤鮮艷。主要用于罐頭、果味水、汽水、糖果，醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)也有所應(yīng)用。</p><p>　　(6)赤蘚紅分子式為C20H614Na2O5.H2O，分子量

57、897.88，紅色或紅褐色顆?；蚍勰瑹o(wú)臭，易溶于水，溶于乙醇、丙二醇和甘油，不溶于油脂，具有良好的染著性。</p><p>　　(7)莧菜紅別名1-（4’-磺基-1’-奈偶氮）-2-萘酚-3,6-二磺酸三鈉鹽，分子式C20H11N2Na23O10S3，紅褐色或安紅褐色均勻粉末或顆粒，無(wú)臭，耐熱性強(qiáng)，易溶于水，可溶于甘油，微溶于乙醇，不溶于油脂。</p><p>　　(8)胭脂蟲紅分子式C

58、22H20O13，分子量492.39，紅色菱形晶體或紅棕色粉末，不溶于冷水，稍溶于熱水和乙醇。</p><p>　　(9)檸檬黃化學(xué)名為3-羧基-5-羥基-（對(duì)苯磺酸）-4-（對(duì)苯磺酸偶氮）吡唑三鈉鹽，分子式C16H9N4O9S2Na3，一種偶氮型酸性染料，主要用于食品、飲料、藥品及化妝品的著色，也用于羊毛、蠶絲的染色及制造色淀，水溶性合成色素，鮮艷的嫩黃色。</p><p>　　(10)

59、亮藍(lán)為紅紫色均勻粉末或顆粒，有金屬光澤，無(wú)臭。具有酸性染料的特性，能使動(dòng)物纖維著色，易溶于水，呈綠光藍(lán)色溶液，溶于乙醇、甘油等。</p><p>　　(11)二氧化鈦化學(xué)式為TiO2，分子量為79.87，俗稱鈦白粉，白色固體或粉末狀的兩性氧化物，具有無(wú)毒、最佳的不透明性、最佳百度和光亮度，被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種被色顏料，多用于光觸媒、化妝品。</p><p>　　(12)紅曲紅分

60、子式為C21H22O5，相對(duì)分子質(zhì)量為350，紅色或暗紅色液體或粉末，易溶于水、乙醇、乙醚、冰醋酸。溶液為薄層時(shí)呈鮮紅色，厚層時(shí)帶黑褐色并發(fā)出熒光。可廣泛用于肉制品、調(diào)味品、膨化食品、配制酒、果凍、糕點(diǎn)、糖果等食品工業(yè)，是化學(xué)合成色素的理想替代產(chǎn)品。</p><p>　　(13)天然姜黃主要用于食品著色，分為油溶和水溶兩種，深黃褐色液體或亮黃色粘性液體，著色力很強(qiáng)，主要應(yīng)用在果汁、飲料、配制酒、冰淇淋、糖果、糕點(diǎn)

61、、油炸食品、膨化食品等等</p><p>　　(14)天然姜黃主要用于食品著色，分為油溶和水溶兩種，深黃褐色液體或亮黃色粘性液體，著色力很強(qiáng)，主要應(yīng)用在果汁、飲料、配制酒、冰淇淋、糖果、糕點(diǎn)、油炸食品、膨化食品等等。</p><p><b>　　圖2.11胡蘿卜黃</b></p><p>　　(15)中國(guó)蘭，生物染色試劑，難褪色，分子式為Fe4

62、[Fe（CN）6]3，分子量為859.23。</p><p>　　圖 2.1甜菜紅 圖2.4紅曲紅</p><p>　　圖2.5-1梔子黃中藏花素圖2.5-2梔子黃中藏花酸</p><p>　　圖2.6姜黃色素 圖2.7亮藍(lán)</p><

63、p><b>　　圖2.8檸檬黃</b></p><p>　　圖2.9莧菜紅 圖2.10赤蘚紅</p><p>　　圖2.12日落黃a與胭脂紅b</p><p><b>　　2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備</b></p><p>　?。?）本實(shí)驗(yàn)所選用儀器為微

64、小型光纖光譜儀（努美（北京）科技有限公司，型號(hào)：FLA4000）：主要包含主機(jī)、氣浮隔振光學(xué)平臺(tái)（努美（北京))、Y型反射光線、氙燈光源、檢測(cè)軟件（晶飛光譜分析軟件），測(cè)量范圍分別選取285~400nm、400~700nm、700~900nm，波長(zhǎng)間隔選用1和0.1；</p><p>　?。?）傅里葉紅外光譜儀(型號(hào)：LR64912C)：主要由紅外光源、光闌、干涉儀（分束器、動(dòng)鏡）樣品室、檢測(cè)器以及各種紅外反射鏡

65、、激光器、控制電路板和電源組成。試驗(yàn)過(guò)程中還應(yīng)用atr附件、mir附件，并配有主機(jī)、光譜采集軟件，測(cè)量波長(zhǎng)范圍為4000~650cm-1與4000~450cm-1，采集次數(shù)為4次；</p><p>　?。?）瑪瑙研缽、溴化鉀壓片磨具、溴化鉀、鑷子、藥匙；</p><p>　?。?）濾紙（裁剪成2cm×2cm正方形）、去離子水；</p><p>　?。?）1

66、00mL燒杯、玻璃棒、膠頭滴管；載玻片（帆船牌）、天平（精確到0.0001g）；</p><p><b>　　2.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程</b></p><p>　　2.3.1反射光譜的檢測(cè)</p><p>　?、龠x取5個(gè)100mL燒杯，每個(gè)燒杯中盛有5g去離子水，放置一邊備用；</p><p>　?、谶x取上述其中一種色素，配制成1

67、%、2%、4%、8%、16%濃度的溶液，攪拌均勻；</p><p>　?、鄯湃胍巡眉艉玫臑V紙片（2cm×2cm正方形），濾紙片要保持平整，避免有折痕，浸泡時(shí)間控制在30min以內(nèi)（實(shí)驗(yàn)前選取浸泡30min、60min與90min三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，時(shí)間這一變量對(duì)反射率的影響不大），時(shí)間也不易過(guò)長(zhǎng)；</p><p>　　④用鑷子取出，置于載玻片上自然晾干；</p>

68、<p>　?、菸⑿凸饫w光譜儀掃描反射光譜，由于Y型光纖易損壞，所以在使用過(guò)程中不要使其彎折；</p><p>　　⑥記錄數(shù)據(jù)，使用origin軟件繪圖。</p><p>　　2.3.2紅外光譜的檢測(cè)</p><p>　?、僭诟稍锃h(huán)境下，用天平稱取一定量的色素與溴化鉀，將15種色素按照不同的比例與溴化鉀進(jìn)行混合，比例大概在1:2000到1:4000，根據(jù)色

69、素顏色而定；</p><p>　?、诜湃氍旇а欣徶醒心ィ旇а欣徳谑褂们耙靡掖记逑锤蓛?，再用干燥箱蒸干，將兩者研磨至足夠細(xì)且混合均勻后，再將樣品放入干燥箱中蒸干，干燥過(guò)程中應(yīng)注意溫度不能過(guò)高，盡量要低于100℃，倘若溫度過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致樣品變質(zhì)；</p><p>　?、廴∵m量的樣品放入磨具中進(jìn)行壓片，壓片要足夠薄且透明，壓強(qiáng)大概在20MPa左右，時(shí)間大概1~2分鐘，時(shí)間不固定，根據(jù)具體情

70、況進(jìn)行調(diào)整，用鑷子取出，以防污染待測(cè)樣品；</p><p>　?、芊湃牍庾V儀樣品室中進(jìn)行掃描。掃描過(guò)程中盡量除去雜散光的污染，在使用atr附件檢測(cè)時(shí)，要盡量使樣品夾緊，否則吸收峰不強(qiáng)，但要避免對(duì)晶體的損壞；</p><p>　　⑤記錄數(shù)據(jù)，使用origin軟件繪圖。</p><p><b>　　3結(jié)果與分析</b></p><

71、;p>　　3.1反射光譜分析結(jié)果</p><p>　　反射光譜測(cè)量的光譜范圍為285~400nm、400~700nm、700~900nm，實(shí)驗(yàn)在室溫條件下進(jìn)行。根據(jù)測(cè)得的反射光譜圖如下所示。</p><p>　　在可見光范圍內(nèi)，誘惑紅自400nm處的反射率逐漸下降，在425nm處時(shí)對(duì)光吸收性最強(qiáng)，由此反射率又逐漸上升，在615~670nm范圍內(nèi)，達(dá)到最大值，</p>&

72、lt;p><b>　　圖2.1誘惑紅</b></p><p><b>　　圖2.2天然姜黃</b></p><p>　　不同濃度的最高反射值不同，隨著濃度的增高，最高反射率也隨著增高，從整體上看，隨著誘惑紅濃度的增加，反射率在逐漸降低。</p><p>　　天然姜黃自400nm處反射率是由高到低的，在425nm處開始

73、持續(xù)上升，直到550~650nm波段，保持平緩，且反射率開始接近，而后又逐漸降低，并且不同濃度的反射率基本重合，尤其是在600nm后，濃度對(duì)天然姜黃的反射率基本沒什么影響。</p><p>　　日落黃的反射率也是在425nm處逐漸上升，但它只有在525~625nm段，不同濃度才有明顯的不同的反射率，在其他可見光范圍內(nèi)，不同濃度的反射率相差并明顯，不同濃度，分別在575~625nm處達(dá)到最大值。</p>

74、<p><b>　　圖2.3 日落黃</b></p><p><b>　　圖2.4 檸檬黃</b></p><p>　　檸檬黃也是在中間波段內(nèi)不同濃度的反射率才會(huì)有明顯的差異，其他波段基本保持一致，并且同樣在575~625nm范圍內(nèi)分別達(dá)到最大值。</p><p><b>　　圖2.5 中國(guó)蘭<

75、;/b></p><p>　　中國(guó)蘭在400nm處的反射率相對(duì)于其他色素來(lái)說(shuō)要高一些，而后急劇下降，在425nm處又開始上升，在500~600nm處基本上都已達(dá)到最大值，最高峰值位置要偏向左側(cè)一些，接下來(lái)開始一直下滑。</p><p>　　胭脂蟲紅同甜菜紅在前半波段有些相似，5種濃度分布比較密集，緩慢上升，在575nm后，開始急劇上升直至達(dá)到最大值，最大反射率體現(xiàn)在625nm左右，隨

76、著濃度的升高，最高反射率向右移動(dòng)，并且反射率也隨之降低。</p><p><b>　　圖2.6 胭脂蟲紅</b></p><p>　　赤蘚紅在400~425nm段反射率在不斷下降，下降至最低點(diǎn)后又開始逐漸上升，直至在625~650nm段又開始下降，但在450~600nm處反射率提升非常緩慢，尤其是在500nm后基本趨于平緩。</p><p>&

77、lt;b>　　圖2.7 赤蘚紅</b></p><p><b>　　圖2.8 梔子黃</b></p><p>　　梔子黃在中間波段整體是趨于上升狀態(tài)的，但在550~600nm段，低濃度的反射率基本持平，所有濃度在600nm處基本達(dá)到反射率最大值。不同的濃度對(duì)反射率有一定的影響，但在400~425nm及600nm后，梔子黃不同濃度的反射率基本保持一致，

78、濃度對(duì)這兩波段來(lái)說(shuō)沒有什么影響。</p><p>　　二氧化鈦在400nm處的反射率相對(duì)于其他色素來(lái)說(shuō)要高一些，而后急劇下降，在425nm處又開始上升，在500~600nm處基本上都已達(dá)到最大值，并且相差不大，接下來(lái)開始一直下滑。</p><p><b>　　圖2.9 二氧化鈦</b></p><p>　　甜菜紅在400~575nm段的反射率差

79、別也不是很明顯，相對(duì)接近，在575nm后才開始逐漸有了顯著的變化，而且可以看出在700nm后，五種濃度的反射率又開始有相聚的趨勢(shì)，所以，濃度不同對(duì)甜菜紅來(lái)說(shuō)，只有在575~700nm這段會(huì)有影響，最高峰值大概在650~700nm之間出現(xiàn)。</p><p><b>　　圖2.10 甜菜紅</b></p><p>　　由圖可以看出，濃度對(duì)于紅曲紅來(lái)說(shuō)影響還是相對(duì)較大的，按

80、照濃度的大小，依次向上排列，前半段整體走向和二氧化鈦有些相似，但是反射率的值要相對(duì)低一些，紅曲紅的主要區(qū)別在于，在650nm處左右，低濃度的會(huì)有很明顯的峰值，而隨著濃度的升高，峰值的突起越來(lái)越小，先是趨于平緩，而后甚至是下降趨勢(shì)，最大峰值轉(zhuǎn)向了中間波段。</p><p><b>　　圖2.11 紅曲紅</b></p><p>　　胭脂紅的光譜圖整體看起來(lái)很均勻，雖然在

81、425nm處開始反射率不斷升高，但是575nm處開始上升趨勢(shì)明顯，最低濃度的最高峰值在650nm處左右，而隨著濃度升高，最高峰值也在向右側(cè)評(píng)平移，直到700nm處。</p><p><b>　　圖2.12 胭脂紅</b></p><p>　　亮藍(lán)明顯不同于前面的幾種色素，它的最高峰值是體現(xiàn)在460nm，相對(duì)于前面的來(lái)說(shuō)要偏向于左側(cè)，即使是不同的濃度，峰值卻是相同的，并

82、沒有發(fā)生前面的平移現(xiàn)象，而后先經(jīng)歷了一小段的緩慢下降，而后開始急速下降，在575~675nm段，五種濃度的反射率要比其他位置的更加密集一些，在700nm處后又開始有輕微的上升趨勢(shì)。</p><p><b>　　圖2.13 亮藍(lán)</b></p><p>　　圖2.14 胡蘿卜黃</p><p>　　胡蘿卜黃在550~600nm段的反射率都相對(duì)較高

83、，最高反射率體現(xiàn)在了600nm處，而后基本保持直線下降的趨勢(shì)。</p><p>　　莧菜紅的最高峰值在660nm處以后，隨著濃度升高，峰值在向右側(cè)移動(dòng)，但前四種濃度的走向還基本一致，當(dāng)濃度達(dá)到16%時(shí)，在625~700nm處會(huì)出現(xiàn)突變的現(xiàn)象，反射率驟然下降，會(huì)有一些變色現(xiàn)象。由此可以看出，當(dāng)莧菜紅的濃度低于8%時(shí)，圖像基本保持以上的狀態(tài)。</p><p><b>　　圖2.15

84、莧菜紅</b></p><p>　　以上15種色素的反射率光譜圖，也有一些共同點(diǎn)，它們都是在400~425nm段呈下降趨勢(shì)，在425nm處達(dá)到最低值，所以這一段來(lái)說(shuō)對(duì)它們的區(qū)分意義并不是很大，它們的主要區(qū)別在于后面的趨勢(shì)走向，并且在接近550nm處也都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)三角形的走向，所以這個(gè)特點(diǎn)不能用于對(duì)它們的區(qū)分。</p><p>　　圖2.16濃度為16%的15種色素紫外波段反射光

85、譜</p><p>　　圖2.16與圖2.17分別為濃度為16%的15種色素分別在紫外和紅外波段的對(duì)比圖。根據(jù)圖2.16可知，在紫外波段內(nèi)同種濃度下，對(duì)不同色素的反射率并無(wú)較大區(qū)別，基本保持走向一致，只有莧菜紅在350nm波段后相較于其他色素有上升趨勢(shì)，但是峰型一致，反射率升高，說(shuō)明莧菜紅在350~400nm范圍內(nèi)相較于其他色素對(duì)光的吸收率性差。</p><p>　　圖2.17濃度為16%

86、的15種色素紅外波段反射光譜</p><p>　　通過(guò)圖2.17中15色素紅外波段的反射率對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，中國(guó)蘭的反射率曲線尤其突出，整體相對(duì)于其他14中色素的峰值都較低，可能是由于中國(guó)蘭相對(duì)于其他色素在水中的溶解性較差，導(dǎo)致大量的色素大顆粒吸附在濾紙表面，從而影響了反射率，也有可能是中國(guó)蘭的著色度要強(qiáng)一些，所以對(duì)紅外光的反射率很低。</p><p>　　將以上兩圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)，莧菜紅在接近400

87、nm處的反射率較其他色素高，在紅外波段接近700nm處時(shí)，反射率較大多數(shù)色素低一些，所以莧菜紅對(duì)紫外光的吸收較弱，對(duì)紅外光的吸收較強(qiáng)。</p><p>　　TiO2為白色顏料，所以對(duì)光的吸收要比其他14種色素弱一些，則反射率較高，位于所有色素的上方；紅曲紅和亮藍(lán)在700~775nm段的反射率也相對(duì)低一些，在兩者之中對(duì)紅外光的吸收要多一些，結(jié)合中國(guó)蘭可知，藍(lán)色顏料要比紅色和黃色系的顏料對(duì)紅外光的吸收多一些，其他色素

88、基本相同，均已在圖中體現(xiàn)。</p><p>　　3.2紅外光譜分析結(jié)果</p><p>　　根據(jù)紅外圖譜采集，繪制圖表如下，除TiO2外，其他為atr附件測(cè)得。雖然在某些地方會(huì)有相似之處，但通過(guò)細(xì)微之處可以觀察到彼此間的不同。相似之處可能是由于紅外光譜測(cè)量的光譜信號(hào)往往含有隨機(jī)噪音、樣品不均勻、光散射等不定因素的影響，所以在測(cè)量過(guò)程中很有可能會(huì)存在一些偏差。</p><

89、p>　　將紅外儀所采集的圖譜和各色素的化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)比，可大概分析出以下各色素中所含化學(xué)結(jié)構(gòu)的吸收峰位置，大多數(shù)的色素結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只有胡蘿卜黃、中國(guó)蘭和二氧化鈦三者的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。且大多數(shù)結(jié)構(gòu)中都含有苯環(huán)、羥基、碳碳雙鍵等結(jié)構(gòu)。</p><p>　　中國(guó)蘭在1401cm-1處有顯示的是C-N伸縮振動(dòng)峰；胡蘿卜黃的化學(xué)結(jié)構(gòu)中只是含有苯環(huán)、甲基、碳碳雙鍵等一些簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，所以波峰也相對(duì)簡(jiǎn)單，在1615cm-1為苯

90、環(huán)骨架振動(dòng)峰，757cm-1為烯烴類的C-H面外振動(dòng)波段，且峰帶比較寬，較復(fù)雜，1154cm-1處是烷烴類中的C-C伸縮振動(dòng)峰。</p><p>　　二氧化鈦來(lái)說(shuō)，在541cm-1與646cm-1處也可以看到它的特征峰。由于化學(xué)結(jié)構(gòu)連接的方式不同，所以即使是相同的位置，所表示的化學(xué)結(jié)構(gòu)也未必是相同的，要根據(jù)具體情況具體分析。</p><p>　　圖3.1二氧化鈦紅外吸收峰</p>

91、;<p>　　由圖可以看出，赤蘚紅、亮藍(lán)、甜菜紅、梔子黃等的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜些，說(shuō)明這些色素中所含官能團(tuán)要多且復(fù)雜。</p><p>　　在1615cm-1與3408cm-1兩個(gè)位置有很強(qiáng)的吸收峰，根據(jù)資料顯示，前者多為苯環(huán)骨架振動(dòng)峰，后者附近的振動(dòng)帶為羥基振動(dòng)峰。在赤蘚紅曲線中可以明顯看到1615cm-1附近的苯環(huán)骨架振動(dòng)峰。且多數(shù)色素圖譜在1750~2750cm-1波段相對(duì)于兩側(cè)要平滑一些。<

92、/p><p><b>　　圖3.2紅外光譜圖</b></p><p><b>　　圖3.3紅外光譜圖</b></p><p><b>　　圖3.4紅外光譜圖</b></p><p>　　根據(jù)甜菜紅的紅外曲線可以看出在1615cm-1與1457cm-1位置上體現(xiàn)的是苯環(huán)骨架振動(dòng)峰，在

93、756處是C-H面外彎曲振動(dòng)峰，2937cm-1處為甲基伸縮振動(dòng)峰，C-N伸縮振動(dòng)峰和N-H伸縮振動(dòng)峰分別體現(xiàn)在1129cm-1和3411cm-1處，3038cm-1附近為碳碳雙鍵中的C-H伸縮振動(dòng)峰，此外還有3221cm-1處的-COOH中的O-H伸縮振動(dòng)峰。以下將其他色素的特征峰位置列表體現(xiàn)：</p><p>　　表1 赤蘚紅紅外吸收峰（cm-1）</p><p>　　表2 胭脂蟲紅紅

94、外吸收峰（cm-1）</p><p>　　表3 甜菜紅紅外吸收峰（cm-1)</p><p>　　表4 亮藍(lán)紅外吸收峰(cm-1)</p><p>　　表5莧菜紅紅外吸收峰</p><p>　　表6 梔子黃紅外吸收峰(cm-1)</p><p>　　表7 胭脂紅紅外吸收峰(cm-1)</p><p&

95、gt;　　表8 檸檬黃紅外吸收峰(cm-1)</p><p>　　表9紅曲紅紅外吸收峰(cm-1)</p><p>　　表10 天然姜黃紅外吸收峰(cm-1)</p><p>　　表11 日落黃紅外吸收峰(cm-1)</p><p>　　表12 誘惑紅紅外吸收峰(cm-1)</p><p>　　由以上表格和曲線圖對(duì)應(yīng)可

96、知，除一些比較尖銳明顯的波段外，還有一些波帶較寬的地方，此處的結(jié)構(gòu)可能較為復(fù)雜，有可能存在著兩種甚至兩種以上的結(jié)構(gòu)，所以在分析過(guò)程中要認(rèn)真分析，盡可能避免遺漏。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　(1)本次試驗(yàn)完成了對(duì)現(xiàn)有的15種色素反射光譜和紅外光譜的檢測(cè)；</p><p>　　(2)根據(jù)得出的數(shù)據(jù)可以看出，在

97、反射光譜中，同種色素不同濃度的反射光譜在整體走向上大致相同，只是反射率的高低不同，在縱軸方向上平移；在橫軸方向上，多數(shù)都是在紅外波段會(huì)有一些偏移，這要根據(jù)色素的不同而定；</p><p>　　(3)根據(jù)紅外波段和紫外波段反射圖，也總結(jié)出一些相對(duì)特殊的色素供相關(guān)工作人員在未來(lái)的工作中作為參考；</p><p>　　(4)根據(jù)所測(cè)得的紅外圖譜，找出每種色素的紅外特征峰，分析出每種色素中所含有的

98、特征結(jié)構(gòu)，但由于試驗(yàn)中的一些誤差，在數(shù)據(jù)上可能會(huì)有偏移；</p><p>　　(5)紅外測(cè)量過(guò)程中，為避免誤差，試驗(yàn)整個(gè)過(guò)程要在干燥的環(huán)境下進(jìn)行，且盡量保持試驗(yàn)器材的干凈，以免進(jìn)入雜質(zhì)；</p><p>　　(6)本論文中所得到的一些信息，可在印刷可食性油墨調(diào)配中用于參考，也給食品安全檢測(cè)人員提供了大量的數(shù)據(jù)和理論依據(jù)，減少工作人員的工作量。</p><p>　　在

99、未來(lái)的試驗(yàn)中，除了對(duì)不同濃度進(jìn)行分析外，還可以將不同色素進(jìn)行配比分析，完善可食性色素的數(shù)據(jù)庫(kù)體系，這樣可以給相關(guān)工作人員提供更多的便利，減少工作量。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 葛宇.食品中人工合成色素使用法規(guī)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展[J]，質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化.2011,9:31-35</p><p>　　[2]

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111、這里，要感謝四年來(lái)一直陪伴在我身邊的朋友和所以老師，尤其要感謝我的論文指導(dǎo)老師，感謝劉壯老師在我畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間耐心的指導(dǎo)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和崇高的敬業(yè)精神，他是一位值得我一生敬佩的老師，在這段期間，我真的收獲很大，學(xué)到很多知識(shí)，同時(shí)也很快樂，我很高興能給自己的大學(xué)生活畫上了一個(gè)美麗的句號(hào)。</p><p>　　與此同時(shí)，也要感謝這四年來(lái)在我身邊一直不離不棄的朋友們，尤其是我的室友們，因?yàn)槟銈兊牟浑x不棄和生活中無(wú)微不至