Свежие записи
10 сентября 2018

Автор: ВикторРаздел: Рамановская спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеяния)

30 августа 2018

Автор: ВикторРаздел: Рамановская спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеяния)

09 июля 2018

Автор: ВикторРаздел: Атомно-силовая микроскопия

Подписка на новые статьи


Нажимая кнопку «Подписаться», вы принимаете условия «Соглашения на обработку персональных данных».

Быстрый анализ ингредиентов пищевых масел с помощью портативного рамановского спектрометра

Рамановский спектрометр для анализа пищевых масел
СЕН292015

Масла являются не только основным источником питания, но также ключевым элементом в пищевой промышленности. Растительные масла особенно полезны благодаря их высокому содержанию моно- и полиненасыщенных жирных кислот по сравнению с животными жирами.

В данной статье рассматривается анализ главных ингредиентов оливкового, камелиевого, арахисового, подсолнечного и рапсового масел с помощью портативного рамановского спектрометра в сочетании с хемометрическим программным обеспечением компании BWTek.

Традиционные методы анализа пищевых масел, такие как газовая хроматография-масс спектрометрия (GC-MS) отнимают очень много времени и могут выполняться только в лабораторных условиях. Рамановская спектроскопия, наоборот, быстрее и не требует пробоподготовки перед проведением анализа.

Исследуемые образцы включают в свой состав масла с различной концентрацией олеиновых, ленолевых, моно- и полиненасыщенных жирных кислот. Целью исследования было быстрое определение концентрации компонентов в нескольких пищевых маслах в режиме реального времени.

Таким образом, данный метод подчеркивает возможность использования портативной рамановской спектроскопии для получения информации о химических процессах, происходящих в результате окисления липидов, как быстрый и простой способ.

Портативный рамановский спектрометр i-Raman и программное обеспечение BWIQ

raman spectrometer i-Raman

Компания BWTek является лидером по производству портативных и ручных спектрометров. Рамановский спектрометр i-Raman оснащен запатентованной компанией технологией CleanLaze©, которая обеспечивает исключительную стабильность лазера и узкую ширину линии излучения. Другими особенностями являются спектральное разрешение 3 см-1, широкий диапазон рамановского сдвига до 4000 см-1, а также ПЗС-приемник с ТЕ-охлаждением. Оснащенный удобным волоконным зондом прибор может собирать данные с точностью до 65 см-1 линии Рэлея.

Этот прибор является уникальным благодаря его высокому разрешению, портативности, производительности, сравнимой с большими лабораторными установками и весу менее 3.5 кг. Используя ряд специальных аксессуаров, можно измерять образцы в различных физических состояниях. Для измерения пищевых масел и получения их рамановских спектров использовался держатель кювет BCR100A.

Программное обеспечение BWIQ представляет собой пакет многомерного анализа, который анализирует получаемые спектры для выявления внутренних взаимодействий между спектрами и ответными данными и/или спектрами и классами образцов. Объединяя новые и переходные хемометрические методы с передовыми информационными технологиями, BWIQ предоставляет скорость, точность и производительность качественного и количественного анализа. Далее описывается использование BWIQ с предварительной обработкой спектров и PLS регрессией для получения количественной информации о различных компонентах пищевых масел.

Описание эксперимента

Средства измерения:

Образцы:

  • оливковое масло
  • камелиевое масло
  • арахисовое масло
  • подсолнечное масло
  • рапсовое масло

Использовалось 30 образцов каждого масла (суммарно 150 образцов).

Рамановские спектры пищевых масел

Рис. 1. Рамановские спектры различных пищевых масел

Результаты и выводы

Были получены рамановские спектры пищевых масел и проведен количественный анализ их концентраций. Опорные значения концентраций пищевых ингредиентов, включая олеиновую кислоту, линолевую кислоту, моно- и полиненасыщенные жирные кислоты и насыщенные жирные кислоты, были получены с помощью GC-MS. На основе 150 рамановских спектров в программном обеспечении BWIQ была построена модель количественной PLS регрессии.

Предварительная обработка включала в себя удаление шумов и сглаживание Савицкого-Голея для улучшения отношения сигнал/шум рамановских спектров. PLS регрессия использовалась для построения модели спектров для всех пяти образцов (PLS2). Вручную были выбраны характерные рамановские полосы для сосредоточения внимания на областях спектра, связанных с группами, отвечающих за насыщенность, ненасыщенность и основы различных кислот.

В таблице 1 показан итоговый результат PLS регрессии всех химических элементов, описанных выше.

Таблица 1. Результат PLS регрессии

Ингредиент Коэффициент корреляции СКО ошибки предсказания
Олеиновая кислота 0.95 0.24
Линолевая кислота 0.97 0.17
Мононенасыщенная жирная кислота 0.96 0.23
Полиненасыщенная жирная кислота 0.98 0.15
Насыщенная жирная кислота 0.84 0.15

И коэффициент корреляции, и СКО ошибки предсказания показывают качество данной модели и это является достаточным для предсказания ингредиентов пищевых масел. Затем с помощью портативного спектрометра i-Raman были измерены образцы различных типов для предсказания значений в программном обеспечении BWIQ, используя вышеописанную модель. На рисунках 2 и 3 показаны результаты таких предсказаний для каждого ингредиента.

Анализ масла рамановским спектрометром

Рис. 2. Предсказанные результаты олеиновой, линолевой, моно- и полиненасыщенной жирной кислот.

Предсказание для образца насыщенной жирной кислоты показало большое отклонение, которое может быть выбросом системы. В программном обеспечении BWIQ такие отброшенные образцы можно легко найти как по графику, так и по статистике модели.

Результат анализа пищевых масел                          

Рис. 3. Предсказанный результат насыщенной жирной кислоты

В данной статье было показано, что с помощью портативного рамановского спектрометра i-Raman и хемометрического программного обеспечения BWIQ можно построить калибровочные модели для пяти ингредиентов пищевых масел. Предсказанные результаты приемлемы для всех ингредиентов в сравнении с GC-MS и могут быть получены быстро и без разрушающего воздействия на образец с помощью портативного спектрометра i-Raman. Образцы масел могут измеряться в одноразовых стеклянных кюветах, для измерений не требуется пробоподготовка. В добавление, результаты можно улучшить, если модель строится для каждого ингредиента соответственно.

Подробные характеристики портативного рамановского спектрометра i-Raman
Предыдущая статья
СЕН242015

Автор: ВладимирРаздел: Рамановская спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеяния)

Следующая статья
ОКТ082015

Автор: ВладимирРаздел: Рамановская спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеяния)