基于太赫兹时域光谱的食用明胶中铬元素定量检测方法与流程

本发明涉及药品中重金属含量检测
技术领域：
，具体而言，涉及一种基于太赫兹时域光谱的食用明胶中铬元素定量检测方法。
背景技术：
：明胶广泛用于医药、食品、保健品和胶粘剂工业等方面。不同行业对明胶中微量元素铬的含量的控制要求不同。许多研究表明，铬的化合物有毒、能够致癌并诱发基因突变。因此，食用明胶中的微量铬的分析与检测是目前人们关注的焦点问题。为了防止商家在制作胶囊过程中用工业明胶代替药用明胶而危害人民身体建康，严格控制食用明胶中铬的含量势在必行，因此，建立准确、快捷的定量检测明胶中的铬含量的方法十分必要。各地对食用明胶中铬含量检测均有相应的检测方法和标准，现有的铬含量的检测方法包括原子吸收分光光度法、分光光度法、x射线荧光分析法、电感耦合等离子体质谱法等，但上述方法均存在样品前处理复杂、检测时间长、成本高以及对检测要求高等不足。太赫兹(terahertz)波通常是指波长在30um-3mm(0.1thz-10thz)区间的电磁波，其波段位于电磁波谱中微波与红外之间，是宏观电子学向微观光子学过渡的区域，这一波段对物质结构的探索具有重要的意义。许多生物大分子的振动能级均落在thz波段范围，因此，利用不同物质对thz频带的吸收谱线可以分析物质成分，以进行定性鉴别或进行产品质量监控。thz波的光子能量低，不会因为电离而破坏被监测的物质，是一种有效的无损探测方法。但是，目前还没有利用太赫兹波检测食用明胶中铬含量的相关技术。技术实现要素：本发明提供一种基于太赫兹时域光谱的食用明胶中铬元素定量检测方法，用以利用太赫兹波检测食用明胶中铬含量。为达到上述目的，本发明提供了一种基于太赫兹时域光谱的食用明胶中铬元素定量检测方法，其包括以下步骤：s1：取n份等量的待测食用明胶样品溶于水中，然后分别注入mi体积的等浓度铬溶液，搅拌均匀后将样品烘干，得到n份待测样品以及每一待测样品的厚度di，其中，每一待测样品为厚度均匀的薄片，1≤i≤n并且i为整数；s2：利用太赫兹时域光谱系统对n份待测样品以及空白状态分别进行测试，得到n份待测样品在预设频段内的时域太赫兹信号eisam(j)以及空白状态在预设频段内的时域太赫兹信号eref(j)；s3：分别对时域太赫兹信号eisam(j)和eref(j)进行傅里叶变换，得到频域太赫兹信号的振幅eisam(ω)和eref(ω)以及相位φisam(ω)和φref(ω)；s4：分别对每一待测样品，按以下公式(1)～(4)计算样品的吸收系数α(ω)：φ(ω)＝φisam(ω)-φref(ω)(3)ρ(ω)＝eisam(ω)/eref(ω)(4)其中，ω为角频率，c为光速，d为样品厚度，n(ω)为折射率；s5：计算出ω分别为1.0thz和1.5thz时每一待测样品的铬含量与吸收系数；s6：利用最小二乘法计算得到ω分别为1.0thz和1.5thz时铬含量与吸收系数的定量分析模型，其中：ω为1.0thz时的定量分析模型为：y＝ax+b，a＝0.8±0.08，b＝54.4±2.68，ω为1.5thz时的定量分析模型为：y＝ax+b，a＝1.2±0.13，b＝106.7±4.36，其中，x为铬含量，y为吸收系数，a和b为线性回归系数；s7：对于一未知样品，通过步骤s1～s4计算出样品于1.0thz或1.5thz时的吸收系数α(ω)；s8：根据步骤s6得到的定量分析模型计算该未知样品中的铬含量。在本发明的一实施例中，于步骤s1中，烘干过程是在60℃恒温烘箱中进行。在本发明的一实施例中，于步骤s1中，铬溶液为1000ug/ml的铬标准溶液。在本发明的一实施例中，于步骤s1中，n＝5，mi分别为10ml、20ml、30ml、40ml以及50ml。在本发明的一实施例中，于步骤s2中，预设频段为0.5～1.7thz。在本发明的一实施例中，于步骤s2中，所述太赫兹时域光谱的测试条件为：氮气环境下，温度为20℃，频率范围为0～3.0thz。在本发明的一实施例中，于步骤s1中，所述待测样品为厚度为0.330mm的薄片。本发明提供的基于太赫兹时域光谱的食用明胶中铬元素定量检测方法具有以下有益技术效果：(1)样品制备方便快捷；(2)检测过程不需要加入其他物质，无需化学处理过程；(3)操作简单、分析速度快、成本低；(4)建立了定量分析模型，检测结果更真实、有效。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明一实施例中10ml～50ml铬溶液对应的每份样品的时域太赫兹信号eisam(j)示意图；图2为本发明一实施例中10ml～50ml铬溶液对应的每份样品的吸收系数示意图；图3为ω为1.0thz、1.5thz时铬含量与吸收系数的定量分析模型的示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种基于太赫兹时域光谱的食用明胶中铬元素定量检测方法，其包括以下步骤：s1：取n份等量的待测食用明胶样品溶于水中，然后分别注入mi体积的等浓度铬溶液，搅拌均匀后将样品烘干，得到n份待测样品以及每一待测样品的厚度di，其中，每一待测样品为厚度均匀的薄片，1≤i≤n并且i为整数；其中，待测样品例如为厚度为0.330mm的薄片，将样品制造成厚度均匀的薄片状是为了便于测量其厚度，以减少误差，烘干过程可以在60℃恒温烘箱中进行，也可以根据实际的环境温度和实验条件选择其他的设备并设置合适的温度进行烘干。铬溶液采用1000ug/ml的铬标准溶液即可，或者配置其他浓度的铬溶液，以便于溶解待测食用明胶样品以及便于烘干为准。在本发明的一实施例中，n＝5，mi即为m1～m5，也即制作5份待测样品，每份待测样品中分别注入10ml、20ml、30ml、40ml以及50ml铬溶液。s2：利用太赫兹时域光谱系统对n份待测样品以及空白状态分别进行测试，得到n份待测样品在预设频段内的时域太赫兹信号eisam(j)以及空白状态在预设频段内的时域太赫兹信号eref(j)；如图1所示为本发明一实施例中10ml～50ml铬溶液对应的每份样品的时域太赫兹信号eisam(j)示意图，每条曲线均与空白状态在预设频段内的时域太赫兹信号eref(j)进行了归一化。其中，太赫兹时域光谱的测试条件例如可以为：氮气环境下，温度为20℃，频率范围为0～3.0thz，相对湿度小于10％，这一测试条件是经本案发明人多次实验后确定的较佳测试条件，以采集到质量更高的信号。另外，预设频段为0.5～1.7thz，该频段内吸收系数谱的重现性较好。s3：分别对时域太赫兹信号eisam(j)和eref(j)进行傅里叶变换，得到频域太赫兹信号的振幅eisam(ω)和eref(ω)以及相位φisam(ω)和φref(ω)；s4：分别对每一待测样品，按以下公式(1)～(4)计算样品的吸收系数α(ω)：φ(ω)＝φisam(ω)-φref(ω)(3)ρ(ω)＝eisam(ω)/eref(ω)(4)其中，ω为角频率，c为光速，d为样品厚度，n(ω)为折射率；图2为本发明一实施例中10ml～50ml铬溶液对应的每份样品的吸收系数示意图，如图2所示，在0.5thz～1.7thz频段内，吸收系数(吸收率)随频率增加而增大，并且铬含量越高，吸收系数(吸收率)越大。s5：计算出ω分别为1.0thz和1.5thz时每一待测样品的铬含量与吸收系数，并将其构建为坐标系下的坐标，如下表所示：1.0thz(10,62.40)(20,72.17)(30,80.83)(40,83.02)(50,96.56)1.5thz(10,115.02)(20,135.10)(30,146.49)(40,158.41)(50,165.45)其中，每一坐标(x，y)中的x为标准铬溶液的含量(单位ml，其cr含量为1000μg/ml)，y为吸收系数。s6：利用最小二乘法计算得到ω分别为1.0thz和1.5thz时铬含量与吸收系数的定量分析模型，其中：ω为1.0thz时的定量分析模型为：y＝ax+b，a＝0.8±0.08，b＝54.4±2.68，ω为1.5thz时的定量分析模型为：y＝ax+b，a＝1.2±0.13，b＝106.7±4.36，其中，x为铬含量，y为吸收系数，a和b为线性回归系数；如图3所示为ω为1.0thz、1.5thz时铬含量与吸收系数的定量分析模型的示意图，其中，1.0thz时的相关系数r2为0.985，1.5thz时的相关系数r2为0.984。s7：对于一未知样品，通过步骤s1～s4计算出样品于1.0thz或1.5thz时的吸收系数α(ω)；s8：根据步骤s6得到的定量分析模型计算该未知样品中的铬含量。本发明提供的基于太赫兹时域光谱的食用明胶中铬元素定量检测方法具有以下有益技术效果：(1)样品制备方便快捷；(2)检测过程不需要加入其他物质，无需化学处理过程；(3)操作简单、分析速度快、成本低；(4)建立了定量分析模型，检测结果更真实、有效。本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12