以松原粮食集团提供不同年份的玉米储备粮为实验样品,采用三级显微拉曼光谱检测仪对不同状态下的玉米单籽粒进行光谱采集,并结合密度泛函理论(DFT)得到分子光谱,研究其内部成分随时间变化的规律。通过DFT理论优化分子结构和分析,将求得...以松原粮食集团提供不同年份的玉米储备粮为实验样品,采用三级显微拉曼光谱检测仪对不同状态下的玉米单籽粒进行光谱采集,并结合密度泛函理论(DFT)得到分子光谱,研究其内部成分随时间变化的规律。通过DFT理论优化分子结构和分析,将求得分子中每个键对应的振动频率与实际测得的玉米籽粒拉曼光谱进行对比,完成部分峰位指认;对不同储存年份的玉米籽粒外表面拉曼光谱进行了测量,对原始光谱进行预处理后分别在476、1006、1156、1459、1519、1597和1633 cm^(-1)这几处发现了较强的拉曼峰,表征着玉米淀粉、叶黄素、木质素的存在;对不同年份玉米籽粒纵切面的拉曼光谱进行测量,将此部分光谱归一化处理后得到了对应峰位的相对峰强与相对峰面积。通过比较发现除在表面得到的拉曼峰外,在850~1450 cm^(-1)附近处还发现了新的拉曼峰。其中位于475、863、944、1260、1338和1378 cm^(-1)几处表征淀粉含量的拉曼峰峰强、峰面积、半高宽(FWHM)值随储存年份的增加产生了或增加或减少的现象,表明其物质组成、成分含量、分子结构均发生了不同改变,基本与玉米淀粉老化的机理一致。其中在1080和1130 cm^(-1)拉曼峰在三个不同年份玉米纵切面拉曼光谱中的变化差距较大:1080 cm^(-1)的拉曼峰只存在于2018年、2019年储存的玉米光谱中,1192 cm^(-1)处的拉曼峰只存在于2020年份的玉米光谱中,且峰强、Full Width at the half of the maximum(FWHM)值有不同程度的变化,可能表示淀粉内某种糖类物质之间的相互转换,可作为鉴定不同年份玉米样品的特征峰。对叶黄素含量相关峰位的物理参数进行了比较,并将其中的峰强、峰面积值与年份做线型拟合分析,拟合程度较好,相关系数均达到了0.9以上,表明叶黄素含量随储存时间延长呈线性下降的趋势。通过与理论计算得到的叶黄素光谱对比分析,发现叶黄素的流失对化学键振动均有不同程度的影响,其中对C═C双键的伸缩振动影响最大。该研究使用密度泛函理论的计算与实验比对结果,探讨玉米的拉曼光谱随时间推移的变化规律,通过分析不同年份玉米的内部成分变化,为使用拉曼光谱鉴别玉米年份提供了一定的依据,拓展了光谱在农产品质量检测分析上的应用。展开更多
文摘以松原粮食集团提供不同年份的玉米储备粮为实验样品,采用三级显微拉曼光谱检测仪对不同状态下的玉米单籽粒进行光谱采集,并结合密度泛函理论(DFT)得到分子光谱,研究其内部成分随时间变化的规律。通过DFT理论优化分子结构和分析,将求得分子中每个键对应的振动频率与实际测得的玉米籽粒拉曼光谱进行对比,完成部分峰位指认;对不同储存年份的玉米籽粒外表面拉曼光谱进行了测量,对原始光谱进行预处理后分别在476、1006、1156、1459、1519、1597和1633 cm^(-1)这几处发现了较强的拉曼峰,表征着玉米淀粉、叶黄素、木质素的存在;对不同年份玉米籽粒纵切面的拉曼光谱进行测量,将此部分光谱归一化处理后得到了对应峰位的相对峰强与相对峰面积。通过比较发现除在表面得到的拉曼峰外,在850~1450 cm^(-1)附近处还发现了新的拉曼峰。其中位于475、863、944、1260、1338和1378 cm^(-1)几处表征淀粉含量的拉曼峰峰强、峰面积、半高宽(FWHM)值随储存年份的增加产生了或增加或减少的现象,表明其物质组成、成分含量、分子结构均发生了不同改变,基本与玉米淀粉老化的机理一致。其中在1080和1130 cm^(-1)拉曼峰在三个不同年份玉米纵切面拉曼光谱中的变化差距较大:1080 cm^(-1)的拉曼峰只存在于2018年、2019年储存的玉米光谱中,1192 cm^(-1)处的拉曼峰只存在于2020年份的玉米光谱中,且峰强、Full Width at the half of the maximum(FWHM)值有不同程度的变化,可能表示淀粉内某种糖类物质之间的相互转换,可作为鉴定不同年份玉米样品的特征峰。对叶黄素含量相关峰位的物理参数进行了比较,并将其中的峰强、峰面积值与年份做线型拟合分析,拟合程度较好,相关系数均达到了0.9以上,表明叶黄素含量随储存时间延长呈线性下降的趋势。通过与理论计算得到的叶黄素光谱对比分析,发现叶黄素的流失对化学键振动均有不同程度的影响,其中对C═C双键的伸缩振动影响最大。该研究使用密度泛函理论的计算与实验比对结果,探讨玉米的拉曼光谱随时间推移的变化规律,通过分析不同年份玉米的内部成分变化,为使用拉曼光谱鉴别玉米年份提供了一定的依据,拓展了光谱在农产品质量检测分析上的应用。
