第32卷，第12期 2012年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
太赫慈时域光谱无损检测核桃品质的研究
戚激叶，张振伟"，赵昆3，韩东海1*
1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083
2.首都师范大学物理系北京市太薪效波谱与成像重点实验室，北京100048 3.中国石油大学(北京)理学院，北京102249
Vol.32,No. 12,pp33903393
December，2012
摘要以核桃为研究对象，探讨太赫兹时域光谱技术对其变质情况、壳厚测量的研究。首先对虫蛀、露变、正常核桃壳、仁标样采集太禁兹时域光谱，比较分析变质与正常核桃谱图及吸收谱差异，为别除变质核桃打下基础。其次联用透射和反射式太赫兹时域光谱系统，创建核桃壳计算公式，在获取核桃壳理论折射率基础上，换算得到未知核桃壳厚，相对误差为3.7%。分别从物理、化学指标光谱响应特征差异人手，实现太赫兹无损检测核桃品质。
关键词太赫兹；核桃；变质；壳厚
中图分类号：TN247
引言
文献标识码：A
DOI; 10.3964/j. issn.10000593(2012)12-3390-04
核桃含水量低，且壳的主要成分为木素、纤维素和半纤维索")，可有效发挥太赫效技术高透性检测优势，实现对核
太赫兹时域光谱（terahertztime-domainspectroscopy， THz-TDS)分析技术是一种非接触测量技术，超快激光技术的迅速发展为THz脉冲的产生提供了稳定、可靠的激光光源，使THz谱具有较高的信噪比(-3)。THz谱图响应表征分子间弱的相互作用如氢键、范德华力、偶极的旋转和振动跃迁以及晶格的低频振动吸收等，能够对样品成分的细微变化作出分析和鉴别，并且能够对被测材料的物理信息进行测量(4.5)。THz波能够穿透大多数干燥的介电材料（木材、脂肪、各种粉末等)，其透视技术能够获得比X射线技术更好的对比度(6)。
核桃具有卓越的健脑效果和丰富的营养价值，既可以生食、炒食，也可以榨油、配制糕点、糖果等，与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的“四大干果”，被越来越多的消费者所青咪。国标显示，核桃的主要成分为脂肪≥60%，蛋白质≥ 10%，水分≤8%。在贮数期间，核桃易出现油脂氧化（哈败)、蛋白质变性、质地干枯、色泽揭变、风味丧失和种仁霉变等问题，不慎食用变质核桃会引起腹泻、呕吐甚至瘤变，急需有效的无损检测技术对其品质进行实时监控。但核桃具有坚硬的外壳，大大阻碍了对其内部信息的有效提取，让以往的品质无损检测手段望而偿步。
收稿日期：2012-05-29，修订日期：2012-09-18
桃内部信息的获取和分析。本文分别从核桃的化学成分和物理指标测量人手，试图解决变质核桃的期除和核桃壳厚的分级间题，探讨THz-TDS对核桃理化指标检测的应用前景。首先对于虫蛙、霉变核桃来说，核仁的脂肪酸、氨基酸等相关有效成分会发生量变甚至质变[1012]，利用THz技术的指纹特性可知变质核桃THz谱图特征区别于正常核桃，通过两者谱图的比较分析可判别虫蛙或需变的异常核桃。其次核桃壳厚是表征核桃质量好坏的重要指标之一，《核桃坚果质量等级》(GB/T20398-—2006)中用于质量分级的指标如平均果重、出仁率等均与壳厚大小息息相关，一般纸皮、薄核桃优于中壳、厚壳核桃，可通过壳厚的测量实现核桃的初步分级。THz-TDS包括透射光谱、反射光谱和发射光谱等多种形式，以适用于各种形态样品的分析("现联合使用反射式和透射式THz-TDS系统对果壳、果仁的不同反射率和吸收系数进行测量，自行推导公式，尝试无损测量核桃壳厚并有效分级。
1实验部分 1.1样品制备
样品均由某果业有限公司提供，包括正常、虫蛙、变
高金项目：国家重点基础研究发展计划（973计划）项目(2007CB310408）资助
作奢简介：或叶，1987年生，中国农业大学食品科学与营养工程学院硕士研究生
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