本發(fā)明屬于食品安全檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種食用植物油中倍硫磷含量檢測裝置及方法。
背景技術(shù)：
倍硫磷，又稱為百治屠，是一種對(duì)人、畜低毒的有機(jī)磷殺蟲劑，主要用于大豆、水稻、蔬菜等作物的害蟲防治。食用植物油是人們生活的必需品，其質(zhì)量安全備受關(guān)注。由于食用植物油原料噴灑倍硫磷農(nóng)藥等原因，食用植物油會(huì)含有倍硫磷農(nóng)藥殘留。國家標(biāo)準(zhǔn)GB2763-2014規(guī)定其在食用植物油中的最大殘留限量為0.01mg/kg。
目前，食用植物油中倍硫磷含量的檢測方法主要有高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法、氣相色譜法及酶聯(lián)免疫法等。上述方法存在操作過程繁瑣、耗時(shí)長、成本高及非環(huán)保等缺點(diǎn)，且不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場快速檢測。
激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù)是一種新興的無損光譜分析技術(shù)，具有快速、非接觸式、多成分同時(shí)測定等優(yōu)點(diǎn)。LIBS的基本原理是利用一束高能短脈沖激光聚焦到被測樣品上，產(chǎn)生等離子體，并根據(jù)等離子體發(fā)光光譜來定量檢測物質(zhì)含量。但直接利用LIBS技術(shù)檢測食用植物油原液，由于存在液體飛濺及擾動(dòng)等因素影響，檢測精度會(huì)大大下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有食用植物油中倍硫磷含量檢測耗時(shí)長、成本高且精度低的技術(shù)問題，提供了一種基于雙脈沖LIBS和快速富集法的食用植物油中倍硫磷含量快速檢測裝置及方法，克服現(xiàn)有檢測方法的缺點(diǎn)，提高倍硫磷的檢測精度，使之滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的檢測要求。
為了解決本發(fā)明的技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種食用植物油中倍硫磷含量檢測裝置及方法，包括計(jì)算機(jī)1、高精度光譜儀2、雙脈寬固體激光器3、數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4、能量計(jì)5、風(fēng)機(jī)6、水浴箱7、玻璃瓶8和型玻璃管9，所述玻璃瓶8置于水浴箱7中，并與型玻璃管9一端連接，其連接處設(shè)有閥門10；所述型玻璃管9另一端與所述風(fēng)機(jī)6連接；所述型玻璃管9水平段中部內(nèi)放置活性炭11，所述型玻璃管9水平段上方從下至上依次放置積分球12、凸透鏡13和分束器14；所述積分球7左側(cè)放置光纖15，所述光纖15與高精度光譜儀2連接，所述高精度光譜儀2分別與計(jì)算機(jī)1、數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4連接，所述數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4與雙脈寬固體激光器3連接，所述能量計(jì)5與計(jì)算機(jī)1連接。
優(yōu)選地，所述雙脈寬固體激光器3設(shè)置在所述分束器14左側(cè)，所述能量計(jì)5設(shè)置在所述分束器14右側(cè)。
一種食用植物油中倍硫磷含量檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：
S1：收集含有不同倍硫磷含量的食用油樣本N1，N2，N3……Nn。
S2：將樣本N1置于玻璃瓶8中，關(guān)閉閥門10，再將玻璃瓶8放入95℃的水浴箱7中，根據(jù)倍硫磷和食用植物油的沸點(diǎn)差異，使樣本N1中的倍硫磷汽化，而食用植物油不汽化。
S3：打開雙脈寬固體激光器3，產(chǎn)生兩束激光，依次經(jīng)過分束器14，經(jīng)分束器14反射的激光光束I16經(jīng)過凸透鏡13，再經(jīng)過積分球12，聚焦到活性炭11表面，產(chǎn)生等離子體信號(hào)，并通過積分球12進(jìn)入光纖15，采集從光纖15進(jìn)入的光譜信號(hào)，獲得活性炭的LIBS光譜，記為R1；未經(jīng)分束器14反射的激光光束Ⅱ17進(jìn)入能量計(jì)5，檢測其能量值，并計(jì)算激光能量檢測值與設(shè)定值的偏差，記為PR；若偏差PR的絕對(duì)值大于5％，則能量計(jì)5發(fā)出警報(bào)，重新采集LIBS光譜；若偏差PR的絕對(duì)值小于或等于5％，則將偏差PR傳輸給計(jì)算機(jī)1，并以系數(shù)(1-PR)3/2乘以光譜R1進(jìn)行光譜校正，校正后的活性炭的LIBS光譜記為R1’。
S4：關(guān)閉雙脈寬固體激光器3，打開閥門10，采用風(fēng)機(jī)6將汽化的倍硫磷氣體在型玻璃管9中循環(huán)5分鐘，并在活性炭11表面對(duì)倍硫磷氣體進(jìn)行吸附，實(shí)現(xiàn)倍硫磷濃度的富集。
S5：關(guān)閉風(fēng)機(jī)6，關(guān)閉閥門10，打開雙脈寬固體激光器3，按照步驟S3對(duì)已吸附倍硫磷氣體的活性炭11進(jìn)行LIBS光譜采集，獲得樣本N1的LIBS光譜，記為S1；根據(jù)能量計(jì)5測得的激光能量值，按照步驟S3中的原則進(jìn)行處理，校正后樣本N1的LIBS光譜記為S1’。
S6：將光譜S1’-R1’作為樣本N1的最終LIBS光譜，記為V1。
S7：對(duì)于樣本N2-Nn，依次按照步驟S2～S6進(jìn)行處理，最終獲得樣本N2-Nn的光譜，記為V2-Vn。
S8：對(duì)于樣本光譜V1-Vn，提取波長247.86nm、253.40nm、255.33nm、384.89nm、386.04nm、388.16nm、426.72nm、545.38nm、656.29nm、771.19nm、833.52nm、921.29nm及940.57nm的光譜數(shù)據(jù)；以247.86nm譜線為內(nèi)標(biāo)對(duì)253.40nm及255.33nm分析譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行校正(即將253.40nm及255.33nm的光譜數(shù)據(jù)除以247.86nm的光譜數(shù)據(jù))，校正后的253.40nm及255.33nm分析譜線數(shù)據(jù)分別記為λ253.40/247.86和λ255.33/247.86；以426.72nm譜線為內(nèi)標(biāo)對(duì)384.89nm、386.04nm、388.16nm及545.38nm分析譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，校正后的384.89nm、386.04nm、388.16nm及545.38nm分析譜線數(shù)據(jù)分別記為λ384.89/426.72，λ386.04/426.72，λ388.16/426.72及λ545.38/426.72；以833.52nm譜線為內(nèi)標(biāo)對(duì)656.29nm及771.19nm分析譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，校正后的656.29nm及771.19nm分析譜線數(shù)據(jù)分別記為λ656.29/833.52及λ771.19/833.52；以940.57nm譜線為內(nèi)標(biāo)對(duì)921.29nm分析譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，校正后的921.29nm分析譜線數(shù)據(jù)記為λ921.29/940.57。
S9：采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB/T 5009.145-2003測定樣本N1-Nn中的真實(shí)倍硫磷含量。
S10：利用多元線性回歸方法將上述N個(gè)樣本經(jīng)過內(nèi)標(biāo)校正后的分析譜線數(shù)據(jù)與其真實(shí)倍硫磷含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立食用植物油中倍硫磷含量的回歸方程；
其中a1-a9為回歸方程的系數(shù)，b為回歸方程的截距，Y為倍硫磷含量預(yù)測值。
S11：對(duì)于待測食用植物油樣本，按照步驟S2～S6進(jìn)行處理，獲得未知食用植物油樣本校正后的光譜，再將光譜按照步驟S8進(jìn)行處理，獲得校正后的分析譜線數(shù)據(jù)，將校正后的分析譜線數(shù)據(jù)代入步驟S10中的回歸方程，快速得到食用植物油樣本中的倍硫磷含量。
優(yōu)選地，所述步驟S3中兩束激光之間的時(shí)間間隔為90ns，由數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4控制。
優(yōu)選地，所述步驟S3中采集從光纖15進(jìn)入的光譜信號(hào)是由數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4控制高精度光譜儀2在雙脈寬固體激光器3發(fā)出第二束激光1.28μs后開始采集從光纖進(jìn)入的光譜信號(hào)，避免采集連續(xù)背景噪聲信號(hào)，提高檢測精度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明獲得的有益效果是：
本發(fā)明提供的一種食用植物油中倍硫磷含量檢測裝置及方法，根據(jù)倍硫磷和食用植物油的沸點(diǎn)差異采用水浴法將倍硫磷汽化，利用活性碳吸附汽化的倍硫磷，實(shí)現(xiàn)倍硫磷含量的富集。利用DP-LIBS技術(shù)激發(fā)樣本等離子體信號(hào)，采用積分球盡可能收集光譜信號(hào)，并對(duì)激光能量波動(dòng)進(jìn)行校正。最后，應(yīng)用多元線性回歸將內(nèi)標(biāo)法校正后的特征分析譜線與樣本的真實(shí)倍硫磷含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立回歸方程。利用回歸方程可對(duì)待測食用植物油樣本中的倍硫磷含量進(jìn)行快速檢測。本發(fā)明提供的一種食用植物油中倍硫磷含量檢測裝置及方法，具有快速、穩(wěn)定性好、檢測精度高的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)食用植物油中倍硫磷含量的快速檢測。
附圖說明
圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記：1、計(jì)算機(jī)；2、高精度光譜儀激光打碼機(jī)；3、雙脈寬固體激光器；4、數(shù)字延時(shí)發(fā)生器；5、能量計(jì)；6、風(fēng)機(jī)；7、水浴箱；8、玻璃瓶；9、型玻璃管；10、閥門；11、活性炭；12、積分球；13、凸透鏡；14、分束器；15、光纖；16、激光束I；17、激光束Ⅱ。
具體實(shí)施方案
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
參見附圖1，一種食用植物油中倍硫磷含量檢測裝置，包括計(jì)算機(jī)1、高精度光譜儀2、雙脈寬固體激光器3、數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4、能量計(jì)5、風(fēng)機(jī)6、水浴箱7、玻璃瓶8和型玻璃管9，所述玻璃瓶8置于水浴箱7中，并與型玻璃管9一端連接，其連接處設(shè)有閥門10；所述型玻璃管9另一端與所述風(fēng)機(jī)6連接；所述型玻璃管9水平段中部內(nèi)放置活性炭11，所述型玻璃管9水平段上方從下至上依次放置積分球12、凸透鏡13和分束器14；所述積分球7左側(cè)放置光纖15，所述光纖15與高精度光譜儀2連接，所述高精度光譜儀2分別與計(jì)算機(jī)1、數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4連接，所述數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4與雙脈寬固體激光器3連接，所述能量計(jì)5與計(jì)算機(jī)1連接。
進(jìn)一步地，所述雙脈寬固體激光器3設(shè)置在所述分束器14左側(cè)，所述能量計(jì)5設(shè)置在所述分束器14右側(cè)。
一種食用植物油中倍硫磷含量檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：
S1：收集含有不同倍硫磷含量的食用油樣本N1，N2，N3……Nn。
S2：將樣本N1置于玻璃瓶8中，關(guān)閉閥門10，再將玻璃瓶8放入95℃的水浴箱7中，根據(jù)倍硫磷和食用植物油的沸點(diǎn)差異，使樣本N1中的倍硫磷汽化，而食用植物油不汽化。
S3：打開雙脈寬固體激光器3，產(chǎn)生兩束激光，依次經(jīng)過分束器14，經(jīng)分束器14反射的激光光束I16經(jīng)過凸透鏡13，再經(jīng)過積分球12，聚焦到活性炭11表面，產(chǎn)生等離子體信號(hào)，并通過積分球12進(jìn)入光纖15，采集從光纖15進(jìn)入的光譜信號(hào)，獲得活性炭的LIBS光譜，記為R1；未經(jīng)分束器14反射的激光光束Ⅱ17進(jìn)入能量計(jì)5，檢測其能量值，并計(jì)算激光能量檢測值與設(shè)定值的偏差，記為PR；若偏差PR的絕對(duì)值大于5％，則能量計(jì)5發(fā)出警報(bào)，重新采集LIBS光譜；若偏差PR的絕對(duì)值小于或等于5％，則將偏差PR傳輸給計(jì)算機(jī)1，并以系數(shù)(1-PR)3/2乘以光譜R1進(jìn)行光譜校正，校正后的活性炭的LIBS光譜記為R1’。
S4：關(guān)閉雙脈寬固體激光器3，打開閥門10，采用風(fēng)機(jī)6將汽化的倍硫磷氣體在型玻璃管9中循環(huán)5分鐘，并在活性炭11表面對(duì)倍硫磷氣體進(jìn)行吸附，實(shí)現(xiàn)倍硫磷濃度的富集。
S5：關(guān)閉風(fēng)機(jī)6，關(guān)閉閥門10，打開雙脈寬固體激光器3，按照步驟S3對(duì)已吸附倍硫磷氣體的活性炭11進(jìn)行LIBS光譜采集，獲得樣本N1的LIBS光譜，記為S1；根據(jù)能量計(jì)5測得的激光能量值，按照步驟S3中的原則進(jìn)行處理，校正后樣本N1的LIBS光譜記為S1’。
S6：將光譜S1’-R1’作為樣本N1的最終LIBS光譜，記為V1。
S7：對(duì)于樣本N2-Nn，依次按照步驟S2～S6進(jìn)行處理，最終獲得樣本N2-Nn的光譜，記為V2-Vn。
S8：對(duì)于樣本光譜V1-Vn，提取波長247.86nm、253.40nm、255.33nm、384.89nm、386.04nm、388.16nm、426.72nm、545.38nm、656.29nm、771.19nm、833.52nm、921.29nm及940.57nm的光譜數(shù)據(jù)；以247.86nm譜線為內(nèi)標(biāo)對(duì)253.40nm及255.33nm分析譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行校正(即將253.40nm及255.33nm的光譜數(shù)據(jù)除以247.86nm的光譜數(shù)據(jù))，校正后的253.40nm及255.33nm分析譜線數(shù)據(jù)分別記為λ253.40/247.86和λ255.33/247.86；以426.72nm譜線為內(nèi)標(biāo)對(duì)384.89nm、386.04nm、388.16nm及545.38nm分析譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，校正后的384.89nm、386.04nm、388.16nm及545.38nm分析譜線數(shù)據(jù)分別記為λ384.89/426.72，λ386.04/426.72，λ388.16/426.72及λ545.38/426.72；以833.52nm譜線為內(nèi)標(biāo)對(duì)656.29nm及771.19nm分析譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，校正后的656.29nm及771.19nm分析譜線數(shù)據(jù)分別記為λ656.29/833.52及λ771.19/833.52；以940.57nm譜線為內(nèi)標(biāo)對(duì)921.29nm分析譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，校正后的921.29nm分析譜線數(shù)據(jù)記為λ921.29/940.57。
S9：采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB/T 5009.145-2003測定樣本N1-Nn中的真實(shí)倍硫磷含量。
S10：利用多元線性回歸方法將上述N個(gè)樣本經(jīng)過內(nèi)標(biāo)校正后的分析譜線數(shù)據(jù)與其真實(shí)倍硫磷含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立食用植物油中倍硫磷含量的回歸方程；
其中a1-a9為回歸方程的系數(shù)，b為回歸方程的截距，Y為倍硫磷含量預(yù)測值。
S11：對(duì)于待測食用植物油樣本，按照步驟S2～S6進(jìn)行處理，獲得未知食用植物油樣本校正后的光譜，再將光譜按照步驟S8進(jìn)行處理，獲得校正后的分析譜線數(shù)據(jù)，將校正后的分析譜線數(shù)據(jù)代入步驟S10中的回歸方程，快速得到食用植物油樣本中的倍硫磷含量。
進(jìn)一步地，所述步驟S3中兩束激光之間的時(shí)間間隔為90ns，由數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4控制。
進(jìn)一步地，所述步驟S3中采集從光纖15進(jìn)入的光譜信號(hào)是由數(shù)字延時(shí)發(fā)生器4控制高精度光譜儀2在雙脈寬固體激光器3發(fā)出第二束激光1.28μs后開始采集從光纖進(jìn)入的光譜信號(hào)，避免采集連續(xù)背景噪聲信號(hào)，提高檢測精度。
以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例之一。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多類似的改形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明所要保護(hù)的范圍。