基于三维同步荧光光谱的液态食品中合成色素的检测方法研究

目前我国允许使用的有机合成食品色素有11种，但一些工业色素（如苏丹红I～IV）常被违法用于食品。本项目以这些合成色素为对象，在实验测定其荧光光谱的基础上，分析荧光光谱特性和规律，研究合成色素荧光光谱机理，充实分子荧光光谱理论，并着重研究应用三维同步荧光光谱检测液态食品中的合成色素的原理和方法。理论估算和实验调试相结合，确定荧光发射波长与激发波长之差Δλ的取值范围，等间隔取定Δλ，逐个测量恒波长同步荧光光谱，得到三维同步荧光光谱。荧光光谱数据组成三维数阵，对其应用统计学方法，研究确立用于复杂体系荧光光谱特征信息的提取和处理的三维数阵校正智能算法，研制算法程序，由此建立基于三维同步荧光光谱的检测方法，能方便、快捷、灵敏、准确地鉴别液态食品中合成色素的种类，测定其浓度，并适用于其它食品添加剂（荧光物质）的检测，为食品安全监管提供支持。

1、背景.面对食品安全事件屡发的情况，检测技术的发展和完善，成为食品安全监管领域的迫切需要。合成食品色素是一种常用的食品添加剂，开展其荧光光谱理论及应用基础的研究工作，可促进分子荧光光谱理论及应用的发展，为食品安全检测提供一种新方法。.2、主要研究内容.（1）实验研究了可用有机合成食品色素和常被违法用于食品的工业色素（苏丹红Ⅰ～Ⅳ）的荧光光谱。确定实验方法，测定其三维荧光光谱和三维同步荧光光谱，得到荧光光谱特性参数。.（2）研究了合成色素的荧光光谱原理。理论分析结合Gaussian计算，研究合成食品色素分子吸收光子和发射荧光的机理、荧光光谱特性及其与分子结构的关系。.（3）研究了应用荧光光谱检测合成色素的方法。在测定合成色素溶液和液态食品试样的荧光光谱的基础上，研究用于荧光光谱数据处理的模型和算法，创建测定合成色素、并适用于液态食品中其它荧光物质检测的新方法。.3、重要结果和关键数据.（1）测得我国现今准许使用的全部11种合成食品色素和苏丹红Ⅰ～Ⅳ 4种工业色素及其多种浓度溶液的三维荧光光谱；确定波长差△λ范围为20-200nm，测得稳定、有效的合成色素三维同步荧光光谱；加上测得的荧光寿命及偏振特性，得到较全面的合成色素荧光光谱特性参数；测得了饮料等35种常见液态食品的三维荧光光谱和三维同步荧光光谱。.（2）得出合成色素荧光光谱机理：色素分子中大多含有羟基、芳环等吸光基团，受光照射时，分子中π电子发生π→π*的跃迁，分子从基态S0被激发至第一激发态S1，再由辐射跃迁回到S0时发出荧光。其荧光光谱特性与分子构型有明确关系。.（3）创建了基于荧光光谱结合智能算法测定合成色素的方法。主要有：同步荧光光谱结合径向基函数神经网络、三维荧光光谱结合二阶校正算法（平行因子、交替三线性分解、交替归一加权残差、交替拟合残差算法等）；荧光光谱结结合偏最小二乘回归算法；三维同步荧光光谱结合平行因子算法等。实现了合成色素的便捷、准确检测，准确率大于95%。.4.科学意义和应用价值.合成食品色素荧光光谱的研究工作及研究结果，可丰富和发展光谱检测技术，同时，进一步明确了有机分子荧光产生机理，以及分子结构和光谱特性的对应关系，促进分子荧光光谱理论相关内容的充实和完善。.建立的基于荧光光谱结合智能算法检测合成色素的方法，适用于液态食品中荧光物质的检测，具有明确的应用价值。