本實(shí)用新型屬于食品質(zhì)量安全檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種光譜采樣裝置，特別涉及一種薯片中丙烯酰胺含量的快速檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

薯片是人們喜愛的食品，其主要原料是土豆。常見薯片是由土豆經(jīng)過(guò)切片，然后在高溫下與油一起加工制成。由于薯片富含淀粉且經(jīng)過(guò)高溫加工處理，會(huì)產(chǎn)生含量不等的丙烯酰胺。丙烯酰胺是一種中等毒性的親神經(jīng)毒物，長(zhǎng)期接觸會(huì)導(dǎo)致周圍神經(jīng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷。此外，丙烯酰胺具有致癌性，過(guò)量會(huì)使人們身體產(chǎn)生癌癥。因此，為保障人們的身體健康，非常有必要尋找一種薯片中丙烯酰胺含量的快速檢測(cè)方法和裝置，可以快速監(jiān)測(cè)薯片中的丙烯酰胺含量。

目前，食品中丙烯酰胺含量的主要檢測(cè)方法有液相色譜法、氣相色譜法、液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)、毛細(xì)管電泳法和酶聯(lián)免疫分析法等。上述方法存在樣品前處理繁瑣、分析儀器昂貴、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)及操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，不能滿足薯片中丙烯酰胺含量的快速檢測(cè)的需要。

拉曼光譜分析技術(shù)是一種新興的無(wú)損光譜分析技術(shù)，其原理是基于拉曼散射效應(yīng)，即對(duì)與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析，以確定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及定性定量分析物質(zhì)的含量。拉曼光譜分析技術(shù)具有不需要樣品前處理、測(cè)定時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足薯片中丙烯酰胺含量的快速檢測(cè)的需要。但是目前對(duì)于如何獲取光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行薯片的拉曼光譜分析并沒有標(biāo)準(zhǔn)的光譜采樣裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有的薯片中丙烯酰胺含量測(cè)量方法復(fù)雜，而拉曼光譜分析缺乏標(biāo)準(zhǔn)光譜采樣裝置的問題，提供一種薯片中丙烯酰胺含量的快速檢測(cè)裝置，可以從多個(gè)角度獲取薯片樣品的散射光譜數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為后續(xù)的薯片中丙烯酰胺含量分析提供數(shù)據(jù)支持。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：一種薯片中丙烯酰胺含量的快速檢測(cè)裝置，其特征在于，包括載物臺(tái)，載物臺(tái)上放置裝有磨碎薯片樣本的樣品槽，樣品槽正上方設(shè)置有激光光源，環(huán)繞樣品槽在水平方向均布設(shè)置有若干光纖探頭，各光纖探頭分別通過(guò)光纖匯總連接到CCD光譜儀，CCD光譜儀連接到儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。本裝置采用上部俯射，多側(cè)向獲取散射光譜數(shù)據(jù)的形式，減小了散射光譜的不確定性，提高了數(shù)據(jù)的可信度，為后續(xù)分析提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

作為優(yōu)選，各所述光纖探頭設(shè)置在固定套筒中，固定套筒內(nèi)部在光纖探頭和樣品槽之間依次設(shè)置用于聚光的凸透鏡和與激光光源波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的低通濾波器。

作為優(yōu)選，所述樣品槽正上方設(shè)置反射鏡，反射鏡的一側(cè)設(shè)置激光器，激光器發(fā)射的激光光源通過(guò)反射鏡反射后照射樣品槽。

作為優(yōu)選，所述反射鏡和樣品槽之間還設(shè)有擴(kuò)束器。

作為優(yōu)選，其特征在于所述激光器為1064 nm激光器。

作為優(yōu)選，其特征在于，所述樣品槽為石英器皿。

作為優(yōu)選，所述光纖探頭設(shè)置兩個(gè)，在樣品槽的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)光纖探頭通過(guò)Y型光纖匯總連接CCD光譜儀。

將磨碎薯片樣本置于石英器皿中，打開1064 nm激光器，產(chǎn)生的激光器光束經(jīng)反射鏡，再由擴(kuò)束器擴(kuò)束，然后照射到磨碎薯片樣本，產(chǎn)生拉曼散射光。石英器皿左右兩側(cè)的拉曼散射光，分別先經(jīng)1064 nm低通濾波器，去除激光器本身的光信號(hào)及部分雜散光，然后經(jīng)凸透鏡匯聚到Y(jié)型光纖的光纖探頭上，兩側(cè)光纖探頭獲取的數(shù)據(jù)匯總后進(jìn)入CCD光譜儀，從而獲得樣本的拉曼光譜信號(hào)。

本裝置采用單光源激發(fā)，多光纖探頭采集的散射光譜數(shù)據(jù)采集模式，提高了數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性，為后續(xù)薯片中丙烯酰胺含量分析提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

附圖說(shuō)明

圖1 是本實(shí)用新型一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、1064 nm激光器；2、反射鏡；3、擴(kuò)束器；4、1064 nm低通濾波器A；5、凸透鏡A；6、光纖探頭A；7、固定套筒A；8、Y型光纖；9、載物臺(tái)；10、計(jì)算機(jī)；11、CCD光譜儀；12、固定套筒B；13、光纖探頭B；14、凸透鏡B；15、1064 nm低通濾波器B；16、磨碎薯片樣本；17、石英器皿。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例：一種薯片中丙烯酰胺含量的快速檢測(cè)裝置，如圖1所示。本裝置包括石英器皿17，石英器皿內(nèi)裝有磨碎薯片樣本16，石英器皿放置于載物臺(tái)9上。石英器皿的左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置固定套筒A7和固定套筒B12。以靠近石英器皿一側(cè)為內(nèi)側(cè)，固定套筒A中從內(nèi)到外依次安置1064 nm低通濾波器A4、凸透鏡A5及光纖探頭A6，固定套筒B中從內(nèi)到外依次安置1064 nm低通濾波器B15、凸透鏡B14及光纖探頭B13。光纖探頭A6和光纖探頭B13通過(guò)Y型光纖8匯總后連接CCD光譜儀11，CCD光譜儀連接計(jì)算機(jī)10。石英器皿上方從下往上依次設(shè)置擴(kuò)束器3和反射鏡2，反射鏡左側(cè)設(shè)置1064 nm激光器1。激光器發(fā)出的激光光源通過(guò)反射鏡反射后，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束器擴(kuò)束照射到磨碎薯片樣本16上。

將磨碎薯片樣本16置于石英器皿17中，打開1064 nm激光器1，產(chǎn)生的激光器光束經(jīng)反射鏡2，再由擴(kuò)束器3擴(kuò)束，然后照射到磨碎薯片樣本16，產(chǎn)生拉曼散射光。石英器皿17左側(cè)的拉曼散射光，先經(jīng)1064 nm低通濾波器A4，去除激光器本身的光信號(hào)及部分雜散光，然后經(jīng)凸透鏡A5匯聚到Y(jié)型光纖8的纖探頭A6上；石英器皿17右側(cè)的拉曼散射光，先經(jīng)1064 nm低通濾波器A15，去除激光器本身的光信號(hào)及部分雜散光，然后經(jīng)凸透鏡A14匯聚到Y(jié)型光纖8的光纖探頭B13上；兩個(gè)光纖探頭采集的拉曼散射光再由Y型光纖8進(jìn)入CCD光譜儀11，從而獲得樣本的拉曼光譜信號(hào)。

采用上述裝置的薯片中丙烯酰胺含量的檢測(cè)模型建立步驟如下：

步驟1，收集n個(gè)含有丙烯酰胺的薯片樣本N1，N2，N3……Nn；

步驟2，將薯片樣本N1磨碎，并放置于石英器皿中；

步驟3，拉曼光譜檢測(cè)時(shí)，打開1064 nm激光器，產(chǎn)生的激光器光束經(jīng)反射鏡，再由擴(kuò)束器擴(kuò)束，然后照射到磨碎薯片樣本N1，產(chǎn)生拉曼散射光；產(chǎn)生的拉曼散射光先經(jīng)左右兩側(cè)的1064 nm低通濾波器去除激光器本身的光信號(hào)及部分雜散光，然后經(jīng)凸透鏡匯聚到Y(jié)型光纖8的探頭上，最后進(jìn)入CCD光譜儀，獲得磨碎薯片樣本N1的拉曼光譜S1；

步驟4，對(duì)于薯片樣本N2-Nn，重復(fù)操作步驟2、3，依次采集樣本的拉曼光譜S2-Sn；

步驟5，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 5009.204-2014測(cè)定薯片樣本中的真實(shí)丙烯酰胺含量；

步驟6，對(duì)于樣本的拉曼光譜S1-Sn，采用平滑和基線校正方法去除噪聲和背景信號(hào)，并將處理后的樣本拉曼光譜記為S1’-Sn’；

步驟7，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法將樣本拉曼光譜S1’-Sn’與其真實(shí)的丙烯酰胺含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立薯片中丙烯酰胺含量的檢測(cè)模型。

將樣本的拉曼光譜信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)10，再輸入到存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的檢測(cè)模型，即可獲得樣本的丙烯酰胺含量。