第36卷，第6期 2016年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36,No. 6 ,pp1645-1649
June,2016
通过挥发物鉴别葡萄变质状态-基于长光程红外光谱和简易电子鼻阵列
郑文刚，矫雷子，赵贤德，董大明*
北京农业智能装备技术研究中心，北京市农林科学院，北京100097
摘要葡萄在劣变时会挥发出特定成分和浓度的气体。在变质葡萄的挥发物红外光谱中发现了乙醇、乙酸之酯和二氧化碳的光谱特征，通过多次反射的光学系统提高了光谱测量的光程，从而获得了更高的探测灵敏度，利用新型光谱测量系统进一步研究了葡萄劣变过程中挥发物的精细化特征，并证实了其中含有多种醇类、酯类、醛类和乙烯的光谱特征，部分挥发物的浓度随贮藏时间展现规律性的变化，可以以其为生物标志物来表征葡萄的变质程度，进一步以光谱观测规律为基础研制了由传感器阵列组成的电子鼻，通过对特定挥发物的定量化测量实现葡萄变质的分类和预警。揭示了更为精细的葡萄劣变过程中挥发物的光谱特征变化规律，证实了通过挥发物测量鉴别水果变质的可行性，为开展水果变质的实时监测技术研究提供了理论和技术参考。
关键词葡萄；挥发性物质；傅里叶变换红外光谱；电子界
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI : 10. 3964/j- issn. 1000-0593 (2016 )06-1645-05
体成分的定性和定量分析中口4-16]，Harren等利用声光调制的红外激光光谱研究了作物叶片、西红柿等挥发出的乙烯，乙烷、甲烷等气体17]。他们利用FTIR光谱分析了葡萄变质
简萄是一种广受欢迎的水果，但在贮截和运输过程中容易腐烂“，所以，对葡萄的劣变进行监测具有重要的意义。
由于发酵过程和呼吸作用，不同新鲜程度和贮藏条件下的水果会发出不同成分和浓度的挥发性气体2汀。可以通过这些气体的定量和定性测量来表征水果的劣变情况。对于水果的挥发物，常规上采用GC-MS方法进行测量。一些课题组在气体的采集方式方面做了改进，从而获得较为准确的结果810]。但这些方法的操作复杂、不能实现快速和连续的测量和分析。
近年来，一些学者用电子鼻对食品挥发物进行分析和研究，包括利用电子鼻的传感器阵列响应，结合化学计量学方法，实现了食品变质状态和细菌附着的快速检测-13]。但电子最存在交叉墩感问题，而且也不易在现场应用。也有一些学者根据电子鼻分析筛选出的特征，研制了简易的传感器阵列，从而对食品的变质状态进行测量。但其瓶颈问题在于很难选择到完全针对特性气体成分的传感器
傅里叶变换红外光谱（fouriertransforminfrared spec-troscopy，FTIR>是一种高效的未知气体探测手段，由于具有快速、在线和灵活应用的优势面被应用到工业、农业领域气
收稿日期：2015-01-22，修订日期：2015-05-09
中挥发气体，发现在变质中乙醇和乙酸乙酯有明显的增加81。
然而，由于挥发物的浓度较低，仅观测到了乙醇、乙酸乙酯和二氧化碳的光谱特征3]。根据朗伯-比尔定律，光谱信号与待测物的浓度程长积成正比，可以通过增加光线在待测气体中的光程来提高光谱测量系统的灵敏度14]。因此，我们对系统进行了改进，提高了系统的光程以获得更为灵缴的探测能力。是对前一研究的深人和补充，旨在更为清晰地据示葡萄变质过程中的挥发性气体排放规律。在了解红外光谱规律的基础上，研制了简易化的电子鼻阵列，实现葡萄变质鉴别仪器的低成本化。
实验部分 1
1.1材料
实验所用的葡萄采摘自北京市昌平区小汤山镇，品种为“巨峰”。我们将每组2000g的葡萄不经清洗直接放人相同的3个0.7mX0.5mX0.5m的塑料容器中。塑料容器项部壁上开了4个通风口(每个直径为3cm)。塑料容器底部开
基金项目：国家科技支撑计划项目(2014BAD21B00)和国家自然科学基金项目(31271614)资助
作者简介：郑文例，1975年生，北京农业智能装备技术研究中心研究员
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