洋蔥表皮的多光譜實驗研究

張雪赟　許世軍　范卉　年方磊　李陽陽

【摘 要】利用傅里葉變換光譜儀和分光光度計對洋蔥表皮進行多類型、多位置的光譜研究。測量樣品在光源后、動鏡前、探測器前的傅里葉變換光譜，并在分光光度計下測量其透射光譜。發(fā)現(xiàn)樣品放置在動鏡前和光源后進行光譜檢測比較有效；在1930nm波長處洋蔥外表皮和瓣內(nèi)膜有特征吸收值；樣品厚度及波長對樣品透光性有影響。

【關鍵詞】傅里葉變換光譜；分光光度計；洋蔥；光譜

洋蔥是百合科蔥屬中以肉質(zhì)鱗片和鱗芽構(gòu)成產(chǎn)品器官的二年生草本植物[1]，在種植過程中，農(nóng)藥及環(huán)境會對其造成污染，因此進行洋蔥表皮的多光譜檢測是有效手段。傅里葉變換光譜儀具有測量速度快、波數(shù)測量精確、殘余輻射影響小等優(yōu)點；分光光度計具有操作簡單，分析快，費用少等優(yōu)點。本文運用傅里葉變換光譜技術(shù)對洋蔥表皮進行不同放置姿態(tài)、不同位置時的光譜信息檢測，尋求最佳位置；同時運用分光光度計分析比較洋蔥不同表皮層的透光譜。

1 光譜儀原理

傅里葉變換光譜儀，其核心部分為邁克爾遜干涉光學系統(tǒng)。通過測量干涉圖和對干涉圖進行傅里葉變換來獲得物體的光譜信息。基本積分式為[2]：B（？滓）=■I（？駐）e■d？駐。

紫外分光光度計是利用物質(zhì)的分子或離子對某一波長范圍的光的吸收作用，對物質(zhì)進定性、定量及結(jié)構(gòu)分析，所依據(jù)的是分析或離子吸收光譜中特定波長的光而產(chǎn)生的吸收光譜[3]。

2 材料制備及實驗過程

實驗采用LSPF-1型傅里葉變換光譜儀，光譜范圍為25000-12500cm-1（400-800nm）分辨率為15.6cm-1。分光光度計為光柵色散性光譜儀，本實驗采用的是日本日立公司的U-3501型紫外分光光度計，光譜范圍為185-3200nm，波長精度為紫外-可見區(qū)域≤±0.2nm，近紅外≤±1.0nm。實驗樣品為洋蔥（產(chǎn)地：陜西咸陽），經(jīng)清水沖洗，剝?nèi)⊙笫[外層紅色表皮、洋蔥瓣外膜（淺綠色）及洋蔥瓣內(nèi)膜（白色）；切取不同表皮面積為1cm×1cm，厚度由CALLSISTO型OCT測得，如表1所示。

為保證實驗結(jié)果的準確性，本次試驗環(huán)境在暗室中進行[4]。環(huán)境溫度為25℃。切趾函數(shù)采用三角窗口，光欄直徑采用8mm。實驗選取溴鎢燈（6V 15W）測量樣品在光源后、動鏡前、探測器前的光譜圖。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 傅里葉變換光譜

實驗時，選用洋蔥瓣外膜，不放樣品時，在暗室下測量溴鎢燈光源的光譜圖。如圖1（a）所示，放洋蔥瓣外膜樣品，用溴鎢燈實驗得到在三個位置處的光譜圖如圖1（b）、（c）、（d）。

樣品放置在探測器前所得的光譜圖，與光源光譜有一定相似度；而樣品放置在動鏡前和光源后所測得的光譜圖與光源光譜圖明顯差異比較大。放置在探測器前時，兩束光線已經(jīng)產(chǎn)生干涉，樣品吸收較少，只是相對強度減弱；樣品在動鏡前時，光束透過兩次樣品，光線吸收較多；樣品放置在光源后，部分光線被吸收，光強減弱，經(jīng)過分束器后再干涉，其強度進一步減弱。

3.2 色散性透射光譜

洋蔥外表皮，洋蔥瓣外膜及洋蔥瓣內(nèi)膜的透射光譜實驗結(jié)果如圖2示。由圖中可看出，洋蔥外膜的透光率最好，洋蔥內(nèi)膜的透光率高于洋蔥外表皮的透光率，這是由于洋蔥瓣外膜的厚度最薄故透光性較好；洋蔥內(nèi)膜厚度高于洋蔥外表皮厚度，但由于洋蔥外表皮為紅色，對光的吸收度較高，故洋蔥外表皮的透光率比洋蔥內(nèi)膜的透光率低，這與理論是相符的。另外，洋蔥內(nèi)膜與洋蔥外表皮的透光譜相似，1930nm波長處有特征吸收值。

4 結(jié)論

在傅里葉變換光譜儀中，樣品放置在探測器前其對光線的透過效果好，但光譜特性不顯現(xiàn)，在動鏡前和光源后進行光譜檢測比較有效。用紫外分光光度計，樣品厚度、顏色對透光率有影響，洋蔥瓣內(nèi)膜與洋蔥外表皮的透光譜相似，1930nm波長處有特征吸收值。

【參考文獻】

[1]梁毅，王永勤，于春霞.中國洋蔥產(chǎn)業(yè)的回顧與展望[J].中國農(nóng)學通報，2009，25（24）：308-312.

[2]張光昭.付里葉變換光譜學原理[M].中山大學出版社，1988.

[3]王耀，尹平河.紫外可見分光光度法鑒別摻兌潲水油的花生油[J].分析試驗室， 2006，25（3）：92-94.

[4]Bell R J，Bracewell R N.Introductory Fourier transform spectroscopy[M].Academic Press，1972.

[責任編輯：田吉捷]