[發明專利]一種基于雙波長拉曼光譜的手持式番茄紅素無損檢測裝置

有效

• 申請號: 201710100729.X
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106970062B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 王慶艷;黃文倩;楊桂燕;劉宸;王曉彬
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 11002 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 王慶龍

本發明提供了一種基于雙波長拉曼光譜的手持式番茄紅素無損檢測裝置，包括：拉曼探頭、488nm激光器、514nm激光器和光譜儀；拉曼探頭中集成有488nm激發光纖以及對應的第一激發光路、514nm激發光纖以及對應的第二激發光路、488nm收集光纖以及對應的第一收集光路、514nm收集光纖以及對應的第二收集光路；其中，488nm激發光纖接入488nm激光器，514nm激發光纖接入514nm激光器；488nm收集光纖與514nm收集光纖接入光譜儀。本發明在有效區分番茄紅素和β?胡蘿卜素含量的同時，實現了對待測樣品的原位檢測，消除了系統誤差，并使系統調整和檢測過程大為簡化。本發明提供的無損檢測裝置結構緊湊、簡潔，易于實現，便于隨身攜帶，更適合于田間和現場檢測。

技術領域

本發明涉及農業技術領域，具體涉及一種基于雙波長拉曼光譜的手持式番茄紅素無損檢測裝置。

背景技術

番茄紅素屬于類胡蘿卜素的一種，是目前發現的最強抗氧化劑之一，可降低癌癥、心血管疾病等的患病危險，具有延緩衰老、調節人體免疫等功效。人和動物不能合成番茄紅素，只能從食物中攝取，而番茄果實是番茄紅素最主要的天然供體之一。番茄紅素作為番茄果實最重要的一項品質指標，其含量的檢測多采用分光光度法(國標法)、液相色譜法、比色法、摩爾消光系數法及一些改進方法，在測量過程中需要對番茄果實進行破壞性前處理，相關設備的操作也較為復雜，難以滿足現場長時間檢測需求。因此，需要發展番茄果實品質指標的無損檢測技術，以實現在體、實時、連續的動態監測。

光譜檢測法是無損檢測中最為常用的技術手段。其中的拉曼光譜能夠直接反映出分子極化率的變化，具有很好的化學指認性，非常適于檢測擁有獨特鏈式結構的類胡蘿卜素。國內外已有研究人員將拉曼光譜技術應用于無損檢測番茄中類胡蘿卜素含量。但由于番茄果實中的番茄紅素和β-胡蘿卜素具有相同的分子結構和基團，從而導致番茄紅素和β-胡蘿卜素的拉曼譜線疊加嚴重，難以區分。因此，通過拉曼光譜準確分析番茄果實中的番茄紅素，需要通過高靈敏度系統獲得豐富的光譜細節，或者激發出較弱的二次諧波，以獲得番茄紅素和β-胡蘿卜素譜線的微小差別，對應的儀器系統體積龐大，光路調節嚴格，操作復雜，不適于移動的現場研究。

為了能夠在現場檢測設備中實現番茄紅素含量的準確分析，需要能夠對番茄紅素和β-胡蘿卜素進行有效區分?，F有技術中尚沒有針對這種應用的手持式檢測設備。I.V.Ermakov等人于2004年提出了雙波長拉曼檢測方法，用于實現皮膚番茄紅素和β-胡蘿卜素相對含量的選擇性分析。他們首先對比了番茄紅素和β-胡蘿卜素的吸收光譜，發現它們的吸收強度在490nm附近非常接近，隨著波長紅移，前者的吸收強度逐漸大于后者，在510nm附近達到最大強度差；根據這一特點，分別采用488nm和514.5nm的激光對樣品進行激發，通過對番茄紅素和β-胡蘿卜素在不同波長下激發效率的對比，計算出二者的相對含量。這一雙波長拉曼檢測方法為番茄果實中番茄紅素含量的準確獲取提供了可參考的思路。但該方法中兩個波長對應兩套完全獨立的系統，因此無法實現原位測量，并且不可避免地存在系統誤差，需要復雜的校準過程。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供了一種基于雙波長拉曼光譜的手持式番茄紅素無損檢測裝置，本發明在有效區分番茄紅素和β-胡蘿卜素含量的同時，實現了對待測樣品的原位檢測，消除了系統誤差，并使系統調整和檢測過程大為簡化。

具體地，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供了一種基于雙波長拉曼光譜的手持式番茄紅素無損檢測裝置，包括：手持式雙波長拉曼檢測探頭、488nm激光器、514nm激光器和光譜儀；