快速檢測(cè)熏硫銀耳系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用

王碩南 王永清 張欣 周穎昌

摘要：銀耳被硫磺熏蒸后能夠防霉變、防蟲蛀，并且鮮艷賣相好。但長(zhǎng)期服用熏硫銀耳會(huì)傷害身體。本項(xiàng)目開發(fā)了便攜式可見(jiàn)-近紅外光譜法快速檢測(cè)硫熏銀耳測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)熏硫銀耳樣品的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，得到熏硫銀耳中殘留的硫磺在715 nm和835 nm處存在明顯吸收峰，說(shuō)明銀耳含有硫磺殘留，實(shí)現(xiàn)了熏硫銀耳中硫磺殘留量的快速檢測(cè)。有助于市場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)鑒別熏硫銀耳，為加強(qiáng)市場(chǎng)管理提高了有效檢測(cè)方法。將研究結(jié)果用于傳感器等課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于工科學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：銀耳；紅外光譜儀；磺特征波長(zhǎng)；快速檢測(cè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）07-0073-02

市場(chǎng)上出售的銀耳大都被硫磺熏蒸過(guò)，以便起到防霉變、防蟲蛀、延長(zhǎng)保存期等作用。另外，硫磺漂白了銀耳，看起來(lái)較鮮艷，賣相好。但熏蒸銀耳殘留的二氧化硫殘有害物質(zhì)影響人類的健康，長(zhǎng)期服用會(huì)導(dǎo)致抽筋、痙攣、腹瀉、腹脹、眼結(jié)膜炎、皮膚濕疹等疾病。目前市場(chǎng)銷售的熏黃銀耳含硫量超標(biāo)情況非常嚴(yán)重。面對(duì)銀耳市場(chǎng)硫熏情況嚴(yán)重而又不能現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，執(zhí)法人員無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)直接監(jiān)管和進(jìn)行相應(yīng)的處罰的狀況，本項(xiàng)目開發(fā)了便攜式可見(jiàn)—近紅外光譜法快速檢測(cè)硫熏銀耳測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)且無(wú)污染。

一、測(cè)試原理

采用由微型光纖光譜儀、光源，比色皿、筆記本電腦等構(gòu)成測(cè)量系統(tǒng)見(jiàn)圖1所示。

如圖1所示為紅外光譜法銀耳含硫量檢測(cè)原理，運(yùn)用可見(jiàn)—近紅外光譜技術(shù)，對(duì)銀耳的硫磺殘留進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)對(duì)正品銀耳與硫熏樣品的浸出液進(jìn)行光譜測(cè)量對(duì)比，經(jīng)硫磺熏蒸過(guò)的銀耳可見(jiàn)—近紅外光透射率光譜特征峰與硫磺的可見(jiàn)—近紅外光透過(guò)率光譜特征峰吻合，檢測(cè)硫磺—無(wú)水乙醇溶液透過(guò)率光譜的吸收峰為715 nm和835 nm的測(cè)量方法鑒別是否熏硫銀耳。

二、實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析

搭建了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了對(duì)銀耳含硫量進(jìn)行檢測(cè)。裝置由機(jī)體、光纖、微型光纖光譜儀、筆記本電腦組成，筆記本電腦與微型光纖光譜儀由數(shù)據(jù)線連接，光譜儀實(shí)現(xiàn)光譜采集并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)由軟件讀取。圖1中光源采用12 V/20 W鹵鎢燈，安裝在裝置底板上，光源開關(guān)一端與燈泡相連，一端與蓄電池連接；其發(fā)光光譜范圍為350—950 nm。

（一）樣品制備

1.分別取測(cè)試樣品銀耳5g置于400ml燒杯中，編號(hào)，加無(wú)水乙醇200ml，浸泡2h，期間每30min攪拌一次，取上層濾液備用。

2.磺浸出液：取5g硫磺置于50ml燒杯中，加無(wú)水乙醇10ml，攪拌均勻，取上部澄清液體備用。

（二）測(cè)試方法

進(jìn)行測(cè)試時(shí)，微型光纖光譜儀的光纖探頭、被測(cè)樣品和光源位置排成一條直線。實(shí)驗(yàn)開始后輻射光源發(fā)出的光波通過(guò)光闌照射到盛有銀耳浸出液的石英比色皿上，為避免外界其他光源光波對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，可以將光纖探頭貼近樣品測(cè)試池的表面來(lái)進(jìn)行光譜的采集。若光譜信號(hào)過(guò)強(qiáng)或者過(guò)小，可重新改變積分時(shí)間和平均次數(shù)再進(jìn)行檢測(cè)，直到獲得強(qiáng)度適中且清晰的光譜信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)同一樣品進(jìn)行多次測(cè)試以體現(xiàn)試驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性與可重復(fù)性，且實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行。

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

圖3所示為硫磺—無(wú)水乙醇浸出液可見(jiàn)—近紅外光區(qū)透過(guò)率光譜，可知硫磺在715 nm和835 nm處存在明顯吸收峰，此為硫磺的特征吸收峰。

經(jīng)過(guò)硫磺熏制的兩個(gè)品種的銀耳無(wú)水乙醇浸出液可見(jiàn)—近紅外光譜圖與購(gòu)買的已知薰硫金銀花浸出液、硫磺的無(wú)水乙醇浸出液光譜分析得知，熏硫銀耳715 nm和835 nm特征峰光譜是由其含有硫殘留所致。將本實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用于傳感器用了及應(yīng)用課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示、控制工程碩士研究生的測(cè)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例中，由于熏硫銀耳檢測(cè)與日常生活息息相關(guān)，因此極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于加強(qiáng)對(duì)工科學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、結(jié)論

通過(guò)搭建近紅外光譜法銀耳含硫量檢測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行含硫銀耳樣品測(cè)試，得到了可見(jiàn)—近紅外光區(qū)透過(guò)率光譜。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知熏硫銀耳中殘留的硫磺在715 nm和835 nm處存在明顯吸收峰，實(shí)現(xiàn)了熏硫銀耳中二氧化硫殘留量快速檢測(cè)。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)用于本科生傳感器檢測(cè)原理及應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。該研究結(jié)果進(jìn)一步應(yīng)用于控制工程碩士研究生的測(cè)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例庫(kù)中，豐富了研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，有助于對(duì)工科學(xué)生工程實(shí)踐能力的提高。

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