基于便攜式光譜儀的水產(chǎn)品孔雀石綠殘留檢測(cè)模擬實(shí)驗(yàn)研究

闞立言

摘 要：近年來(lái)，孔雀石綠在不合格水產(chǎn)品體內(nèi)殘留被頻繁檢出。因孔雀石綠具有較大毒性，水產(chǎn)品中孔雀石綠殘留檢測(cè)的研究受到了社會(huì)各界廣泛關(guān)注。便攜式光譜儀有著儀器輕便，分辨率高，操作簡(jiǎn)便速度快，實(shí)驗(yàn)成本低，無(wú)損檢測(cè)等諸多優(yōu)點(diǎn)。本次研究設(shè)計(jì)孔雀石綠殘留模擬實(shí)驗(yàn)，使用羅非魚(yú)為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組光譜進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)兩組樣本有光譜差異，為探索利用高光譜技術(shù)對(duì)水產(chǎn)品孔雀石綠檢測(cè)展開(kāi)進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：便攜式光譜儀；食品安全與質(zhì)量檢測(cè)；水產(chǎn)品；可見(jiàn)-近紅外光譜；孔雀石綠

中圖分類(lèi)號(hào)：S948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）20-0086-02

1 引言

國(guó)內(nèi)檢測(cè)部門(mén)通用的孔雀石綠檢測(cè)方法是高效液相色譜熒光檢測(cè)法[1]。此方法存在回收率差異大，分層有時(shí)不明顯，基線(xiàn)噪音不穩(wěn)定等缺陷。[2]

高光譜技術(shù)具有無(wú)損檢測(cè)，設(shè)備輕便，操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，周瑤等[3]利用近紅外拉曼光譜檢測(cè)辣椒粉中蘇丹紅的含量；王曉彬等[4]使用高光譜成像檢測(cè)面粉中的偶氮甲酰胺等研究，說(shuō)明高光譜技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

本研究擬選取羅非魚(yú)為實(shí)驗(yàn)材料，測(cè)定羅非魚(yú)肌肉組織中的孔雀石綠殘留，利用便攜式光譜儀獲取其光譜，研究和分析含有孔雀石綠的羅非魚(yú)肉與正常的羅非魚(yú)肉之間光譜的差異，并探究不同注射量對(duì)于魚(yú)肉樣本光譜的影響。

2 實(shí)驗(yàn)與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

實(shí)驗(yàn)采用USB2000+光譜儀，使用HL-2000鹵鎢燈光源。

本研究所用羅非魚(yú)購(gòu)自水產(chǎn)品市場(chǎng)，已經(jīng)檢驗(yàn)不含孔雀石綠。實(shí)驗(yàn)器材和試劑：100mL容量瓶三只，超微量電子天平，小燒杯兩只，玻璃棒，膠頭滴管，水槽，2mL注射器，刀具，孔雀石綠（分析純），超純水。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

將羅非魚(yú)清水淋洗干凈，去鱗，沿背脊取肌肉部分，切成約3cm×3cm的三塊待用。準(zhǔn)確配制100mL1μg/mL孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)溶液備用。

取三塊魚(yú)肉，分別測(cè)定其正中心的點(diǎn)光譜數(shù)據(jù)。再將三塊魚(yú)肉放置在燒杯中，準(zhǔn)確稱(chēng)量其質(zhì)量，分別按照國(guó)標(biāo)含量（我國(guó)要求孔雀石綠在水產(chǎn)品體內(nèi)的檢出含量不得超過(guò)1μg/kg）、10倍國(guó)標(biāo)、50倍國(guó)標(biāo)注射孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)溶液，靜置。分別測(cè)定其正中心的點(diǎn)光譜數(shù)據(jù)。（圖1）

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理使用ENVI和MATLAB軟件。光譜取450.32-950.73共1484個(gè)波段。得到光譜圖像如下（圖2、圖3）。

3 結(jié)果

3.1 光譜特征提取

在ENVI中進(jìn)行包絡(luò)線(xiàn)去除處理，比對(duì)結(jié)果如下：

注射五十倍含量和十倍含量的魚(yú)肉樣本實(shí)驗(yàn)組的反射率普遍比對(duì)照組高，在約540-600nm波段實(shí)驗(yàn)組有一個(gè)小的吸收谷，在約830nm以后對(duì)照組反射率開(kāi)始快速下降，而實(shí)驗(yàn)組反射率變化不大。在約870-900nm波段，對(duì)照組有一個(gè)明顯的吸收谷，而實(shí)驗(yàn)組沒(méi)有（圖2a、b，圖4a、b）。

注射0.9倍國(guó)標(biāo)含量的魚(yú)肉樣本實(shí)驗(yàn)組的反射率在620-720nm與對(duì)照組有一定程度上的重合，在約830nm以后對(duì)照組反射率開(kāi)始下降，而實(shí)驗(yàn)組反射率變化不大。在約930nm波段，對(duì)照組反射率陡降，而實(shí)驗(yàn)組尚有較高反射率，實(shí)驗(yàn)組在約930-950nm波段有吸收谷（圖2c、圖4c）。

分析實(shí)驗(yàn)組的特征發(fā)現(xiàn)，注射國(guó)標(biāo)含量的孔雀石綠的樣本的反射率低于另兩個(gè)樣本。進(jìn)行包絡(luò)線(xiàn)去除處理后，發(fā)現(xiàn)三者基本相同，只在570-600nm、900-940nm的吸收谷強(qiáng)度有差異（圖3、圖5）。

3.2 光譜相似度對(duì)比分析

本研究借助光譜角距離，為以上分析結(jié)果提供印證，選取0.15rad作為判定閾值，光譜角計(jì)算結(jié)果顯示，十倍和五十倍注射前后光譜角距離遠(yuǎn)大于0.15rad，國(guó)標(biāo)注射前后光譜角距離比較??；注射50倍國(guó)標(biāo)含量和10倍國(guó)標(biāo)含量的魚(yú)肉，注射后的光譜角差異小于10-7，可以忽略，但是注射0.9倍國(guó)標(biāo)含量的魚(yú)肉注射后光譜與前兩者光譜角距離相對(duì)較大。

4 分析與討論

4.1 孔雀石綠對(duì)魚(yú)肉光譜的影響

注射孔雀石綠后，魚(yú)肉反射光譜在大于850nm（近紅外）波段和500-600nm（綠光）波段發(fā)生了一定的變化。魚(yú)肉在約850-910nm的吸收谷移至約910-940nm。

4.2 不同含量孔雀石綠魚(yú)肉樣本光譜的差異

注射50倍國(guó)標(biāo)含量和10倍國(guó)標(biāo)含量的魚(yú)肉，其光譜注射前后差異較為明顯，可以明確指出其含量超標(biāo)；注射0.9倍國(guó)標(biāo)含量的魚(yú)肉，其光譜注射前后雖然有一定差異，但是與前兩者相比差異較小。

注射50倍國(guó)標(biāo)含量和10倍國(guó)標(biāo)含量的魚(yú)肉，注射后的光譜二者差異不大，很難判別其含量，但是注射0.9倍國(guó)標(biāo)含量的魚(yú)肉注射后光譜與前兩者相對(duì)有差異。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究基于便攜式光譜儀對(duì)水產(chǎn)品孔雀石綠殘留檢測(cè)展開(kāi)了模擬實(shí)驗(yàn)研究，得到以下結(jié)論：

（1）魚(yú)肉可見(jiàn)近紅外反射光譜在注射孔雀石綠前后有一定變化，尤其是在綠光波段和近紅外波段。

（2）孔雀石綠注射含量與魚(yú)肉樣本光譜變化大小有一定影響，高含量孔雀石綠的魚(yú)肉光譜變化相對(duì)較大，低含量孔雀石綠的魚(yú)肉光譜變化相對(duì)較小。

（3）本研究數(shù)據(jù)較少，有待后續(xù)數(shù)據(jù)精確處理和相關(guān)光譜庫(kù)建設(shè)工作的開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)

[1]GB-T 20361-2006，水產(chǎn)品中孔雀石綠和結(jié)晶紫殘留量的測(cè)定.

[2]劉少彬，王耀，鄒濰力，李希國(guó)，盧偉華.水產(chǎn)品中孔雀石綠測(cè)定方法的改進(jìn)[J].現(xiàn)代食品科技，2010，26（3）：314-330.

[3]周瑤，李柏承，趙曼彤，王琦，張大偉.高光譜無(wú)損檢測(cè)辣椒粉中蘇丹紅含量[J].光電工程，2016，43（5）：27-34.

[4]王曉彬，黃文倩，王慶艷，等.應(yīng)用近紅外高光譜成像技術(shù)檢測(cè)面粉中偶氮甲酰胺[J].光譜學(xué)與光譜分析，2018，（3）：805-812.