本實用新型屬于油脂檢測領(lǐng)域，具體涉及分析不同種類食用油、食用油摻劣質(zhì)油及廢棄油的檢測。

背景技術(shù)：

受經(jīng)濟利益驅(qū)使，食用油摻假造假現(xiàn)象頻發(fā)，不僅擾亂市場持續(xù)、侵犯消費者權(quán)益，甚至危害消費者的身體健康。食用油真實性鑒別技術(shù)為打擊食用油摻假造假，保護消費者安全，維護市場持續(xù)，加強政府監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

目前的食用油鑒定的理化方法主要有以下幾種：

1、色譜法

色譜法利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以固定相對流動相中的混合物進行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會以不同的速度沿固定相移動，最終達到分離的效果。目前常用的色譜技術(shù)主要是氣象色譜與液相色譜法。根據(jù)摻假后植物油脂肪酸組成、含量及結(jié)構(gòu)的變化可以鑒別摻偽種類。

2、質(zhì)譜法

質(zhì)譜法是使試樣中各組分在離子源中發(fā)生電離，生成各種不同荷質(zhì)比的帶電荷的離子，經(jīng)加速電場作用形成離子束，進入質(zhì)量分析器。在質(zhì)量分析器中，再利用電場與磁場使發(fā)生相反的速度色散。目前常用質(zhì)譜儀主要有GC-MS、LC-MS、基質(zhì)輔助激光解析飛行時間變化質(zhì)譜(FT-MS)。

3、光譜法

光譜法是一種“指紋識別”技術(shù)，主要是分析食用油中化學(xué)基團的總特征光譜，然后結(jié)合化學(xué)計量學(xué)進行數(shù)據(jù)處理以達到識別的目的。按照檢測時所用的波長范圍，主要可分成近紅外光譜，中紅外光譜，以及拉曼光譜，可通過待測物體的光譜數(shù)據(jù)與標準光譜數(shù)據(jù)進行分析比較得到分析檢測結(jié)果。

本實用新型綜合了已有光譜技術(shù)區(qū)分不同種類冷榨或壓榨食用油的功能，經(jīng)過研究及創(chuàng)造性勞動實用新型了并首創(chuàng)了對廢棄回收油脂摻假的鑒別。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種基于拉曼原理來鑒別食用油的檢測儀，可以鑒別食用油的真?zhèn)渭胺N類，并進一步識別假冒食用油、地溝油及摻假廢棄油的食用油，通過地溝油和食用油脂的特征指紋圖譜的顯著區(qū)別，實現(xiàn)靈敏、快速、特異性強的食用油現(xiàn)場鑒定。

具體的，本實用新型提供了如下技術(shù)方案：

一種食用油摻劣質(zhì)油檢測儀，包括激光器、分光系統(tǒng)、樣品室、檢測器、直流放大器、固化光譜分析軟件的控制器以及顯示器；所述分光系統(tǒng)包括對進入樣品室激光進行處理的前置單色儀和對照射樣品后產(chǎn)生的激光進行處理的后置單色儀，所述前置單色儀兩端連接所述激光器和所述樣品室，所述后置單色儀兩端連接所述樣品室和所述檢測器；所述檢測器連接直流放大器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號后傳輸給所述直流放大器；所述直流放大器將檢測信號放大后輸出給控制器；所述控制器連接所述顯示器將檢測結(jié)果輸出。

優(yōu)選地，激光器為產(chǎn)生激發(fā)波長為532nm-785nm激光的激光器。

優(yōu)選地，分光系統(tǒng)還包括對光路進行轉(zhuǎn)向控制的選擇輪，所述后置單色儀包括依次連接的第二單色儀和第三單色儀。

優(yōu)選地，檢測器包括光電倍增管檢測器和/或熒光檢測器。

優(yōu)選地，控制器還包括數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)存儲模塊儲存有拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫，所述拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫包括同種類標準食用油、不同種類摻雜食用油、不同品質(zhì)摻雜食用油、廢棄油、不同程度精煉廢棄油以及摻雜不同比例廢棄油的拉曼光譜圖數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，檢測儀通過反射、透射、衰減全反射和/或透反射模式獲取拉曼光譜數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的食用油摻劣質(zhì)油檢測儀，具有 以下有益效果：

1)本實用新型可現(xiàn)場進行檢測，有效鑒定所測的食用油的種類及是否是符合現(xiàn)行國家標準的純食用油，并進一步鑒定添加廢棄油脂后的食用油；

2)本實用新型還可以鑒別是否添加了廢棄油脂，以及添加的比例，分層定性定量進行鑒別。

3)本實用新型提供的食用油摻劣質(zhì)油檢測儀無需預(yù)處理、準確率高且適用性強，可快速高效的為食品衛(wèi)生監(jiān)督部門提供了可靠的檢測手段。

附圖說明

圖1是本實用新型食用油摻劣質(zhì)油檢測儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型食用油摻劣質(zhì)油檢測儀的光路示意圖。

圖3是本實用新型食用油摻劣質(zhì)油檢測方法的流程示意圖。

圖4是本實用新型中烹飪前后油脂形態(tài)圖。

圖5是本實用新型中廢棄油脂回收精煉前后對比拉曼光譜圖。

圖6是本實用新型各種不同類食用油脂和廢棄油脂拉曼光譜圖。

圖7使本實用新型中添加不同比例廢棄油脂后各種油脂的拉曼光譜圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”和“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接， 也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

本實用新型經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)由于不同物質(zhì)具有不同的分子結(jié)構(gòu)，因為它們應(yīng)該具有不同的拉曼特征光譜和頻率位移。由于拉曼光譜的這一技術(shù)特點，同分異構(gòu)體，或成分相同而分子鍵長、鍵角不同的樣品，都有較好的反應(yīng)。而廢棄油脂再加工的過程，離不開加熱、蒸餾、提純，這些處理都會使得廢棄再加工后的油脂在分子結(jié)構(gòu)方面發(fā)生變化，從而使得拉曼譜圖得到響應(yīng)。

圖4是食用油脂在烹飪前后的拉曼光譜形態(tài)圖，通過經(jīng)過采集植物油烹用前和烹用后的拉曼光譜圖，兩者的拉曼譜圖顯示出呈現(xiàn)完全不同的形態(tài)，其中烹用后光譜圖中產(chǎn)生很強包狀譜帶，說明烹用后植物油產(chǎn)生大量的劣變產(chǎn)物產(chǎn)生了特征指紋信號。

圖5是廢棄油脂回收精煉前后對比拉曼光譜圖，初煉廢棄油脂經(jīng)過精煉后，其光致發(fā)光更強，譜帶更寬，所以廢棄油脂的特征光譜形態(tài)不會因為廢棄油脂的精煉程度加大而改變消失。

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

圖1是本實用新型提供的食用油摻劣質(zhì)油檢測儀的結(jié)構(gòu)示意圖，包括激光器、分光系統(tǒng)、樣品室、檢測器、直流放大器、固化光譜分析軟件的控制器以及顯示器；所述分光系統(tǒng)包括對進入樣品室激光進行處理的前置單色儀和對照射樣品后產(chǎn)生的激光進行處理的后置單色儀，所述前置單色儀兩端連接所述激光器和所述樣品室，所述后置單色儀兩端連接所述樣品室和所述檢測器；所述檢測器連接直流放大器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號后傳輸給所述直流放大器；所述直流放大器將檢測信號放大后輸出給控制器；所述控制器連接所述顯示器將檢測結(jié)果輸出。

其中，激光器用于產(chǎn)生激發(fā)波長為532nm-785nm的激光，激光器采用連續(xù)二氧化碳激光器；該激光器以CO2氣體作為工作物質(zhì)的氣體激光器。放電管通常是由石英材料制成，里面充以CO2氣體和其他輔助氣體(主要是氦氣和氮氣，還有少量的氫或氙氣)；電極的材料是鎳制空心圓筒； 諧振腔的一端是鍍金的全反射鏡，另一端是用鍺或砷化鎵磨制的部分反射鏡。當在電極上加高直流電壓時，放電管中產(chǎn)生輝光放電，鍺鏡一端有激光輸出。所述樣品室四周閉光，在其底部設(shè)置有樣品槽，激光器系統(tǒng)產(chǎn)生的光源經(jīng)前置單色器進行處理后對樣品室內(nèi)的待測油脂樣品進行照射。

分光系統(tǒng)包括三個單色儀和選擇輪，在照射樣品前經(jīng)過的單色儀為前置單色儀，從樣品室出來后依次經(jīng)過一個或兩個或三個單色儀，對樣品進行照射前激光進行處理的前置單色器，選擇輪用于對光路的轉(zhuǎn)向控制。

其中，檢測器包括光電倍增管檢測器和熒光檢測器，光電倍增管檢測器與光電倍增管配合使用用于微弱信號的精密探測，光電倍增管是將微弱光信號轉(zhuǎn)換成電信號的真空電子器件，能在低能級光度學(xué)和光譜學(xué)方面測量波長200～1200納米的極微弱輻射功率，具有高光靈敏度、很好的內(nèi)在放大功能、長效穩(wěn)定性；熒光檢測器通過待測油脂被激光照射后產(chǎn)生的具有熒光性能進行檢測。

其中固化光譜分析軟件的控制器還包括數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，將直流放大器識別的電信號發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊，分析軟件將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成指紋圖譜后與自身存儲的拉曼光譜圖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行比對匹配，并進一步進行算法擬合進行精確判定，最后通過顯示屏等數(shù)據(jù)輸出單元將分析數(shù)據(jù)進行顯示輸出。

數(shù)據(jù)存儲模塊儲存有拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫，拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫包括同種類標準食用油、不同種類摻雜食用油、不同品質(zhì)摻雜食用油、廢棄油、不同程度精煉廢棄油以及摻雜不同比例廢棄油的拉曼光譜圖數(shù)據(jù)。本實施例中還包括對激光器電源進行冷卻降溫的冷卻系統(tǒng)。

圖2是本實用新型實施例的食用油摻劣質(zhì)油檢測儀的光路示意圖，包括激光器、顯微器、樣品室、分光系統(tǒng)、檢測器和直流放大器，本實用新型中可在以上設(shè)備基礎(chǔ)上根據(jù)待測油脂的不同進行不同光路選擇，因此包括多種光路路徑。

光路1：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:激光器—反射鏡M2—顯微鏡E2—反射鏡M6—第一單色儀—反射鏡M9(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M8(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡 M6—反射鏡M2—反射鏡M1—反射鏡M3—反射鏡M4—樣品室—反射鏡M5—反射鏡M8—反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M12—熒光檢測器—反射鏡M13—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

光路2：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:激光器—反射鏡M2—顯微鏡E2—反射鏡M6—第一單色儀—反射鏡M9(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M8(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M6—反射鏡M2—反射鏡M1—反射鏡M3—反射鏡M4—樣品室—反射鏡M5—反射鏡M8—反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

光路3：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:激光器—反射鏡M2—顯微鏡E2—反射鏡M6—第一單色儀—反射鏡M9(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M8(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M6—反射鏡M2—反射鏡M1—反射鏡M3—反射鏡M4—樣品室—反射鏡M5—反射鏡M8—反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—反射鏡M12—熒光檢測器—反射鏡M13—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

激光器矯正光路4：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:激光器—反射鏡M2—反射鏡M6—第一單色儀—反射鏡M9—反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

第一單色儀矯正光路5：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:第一工作臺橫向入口—反射鏡M8—第一單色儀—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

第二單色儀矯正光路6：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:第一工作臺橫向入口—反射鏡M8—反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

第三單色儀矯正光路7：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:第一工作臺橫向入口—反射鏡M8—反射鏡M13—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

第一單色儀和第二單色儀聯(lián)合矯正光路8：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:第一工作臺橫向入口—反射鏡M8—第一單色儀—反射鏡M9—反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

第二單色儀和第三單色儀聯(lián)合矯正光路9：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:第一工作臺橫向入口—反射鏡M8—反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—反射鏡M13—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

第一單色儀和第三單色儀聯(lián)合矯正光路10：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:第一工作臺橫向入口—反射鏡M8—第一單色儀—反射鏡M9—反射鏡M13—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

如圖3所示，根據(jù)本實用新型提供的食用油摻劣質(zhì)油檢測儀并基于拉曼光譜分析來進行食用油以及廢棄回收油的檢測步驟，具體包括如下步驟：

步驟S10：建立拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫，建立食用油脂標準樣品及添加各種不同比例及種類的廢棄油脂光譜數(shù)據(jù)庫；

步驟S20：通過拉曼光譜分析的方法獲得待測食用油脂樣品的光譜圖；

步驟S30：譜庫匹配，將步驟S20中待測食用油脂的拉曼光譜圖與步驟S10中的拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫進行匹配定性分析，初步判定待測油脂的分類，如識別待測食用油樣品是標準食用油、標準食用油摻雜、廢棄食用油或者摻雜廢棄食用油等；

步驟S40：數(shù)據(jù)擬合，將步驟S30中初步判定數(shù)據(jù)進行擬合算法定量分析，分析并比較待測食用油樣品和光譜數(shù)據(jù)庫中各種油脂的光譜圖，獲得廢棄油脂的定量分析結(jié)果數(shù)據(jù)，精確鑒別待測食用油脂的種類及成分；

步驟S50：輸出結(jié)論，將步驟S40中的分析結(jié)果進行數(shù)據(jù)輸出并顯示。

其中，標準食用油是種類品質(zhì)一致的單純食用油，標準食用油摻雜是各種不同類食用油摻雜或者不同品質(zhì)食用油摻雜，廢棄食用油是經(jīng)過烹飪食用后的食用油或者回收經(jīng)過不同程度精煉的回收油，摻雜廢棄食用油是食用油摻雜了不同比例廢棄食用油。

本實用新型實施例的拉曼光譜數(shù)據(jù)庫中油脂種類越多，數(shù)據(jù)庫越龐大，檢測結(jié)果越準確快速，本實用新型建立的光譜數(shù)據(jù)庫中油脂種類高達兩萬多種，且可以一進步增加，數(shù)據(jù)庫中的光譜圖包括以上所述的標準食用油、標準食用油摻雜、廢棄食用油或者摻雜廢棄食用油等等油脂的拉曼光譜圖。

本實用新型基于拉曼光譜方法可快速、簡便獲得待測食用油樣品的光譜圖譜圖；采用對檢測結(jié)果與光譜圖庫數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析得到結(jié)果。

具體地，建立各種食用油脂的拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫以及廢棄油脂如各種精煉地溝油的拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫，在拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫的建立中，需要收集各種種類食用油、廢棄油脂以及添加各種比例廢棄油脂后油脂的樣品一一進行拉曼光譜分析，往往最終待測油脂的測試結(jié)果的精確性與拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫的建立有很大關(guān)系。

步驟S20中：對待測油脂進行拉曼光譜分析，可根據(jù)不同的待測油脂采用獲取不同波段的拉曼圖譜數(shù)值。

步驟S30中：將第一步得到的食用油脂拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫和第二步得到的待測油脂拉曼指紋圖譜數(shù)據(jù)庫進行對比和差異顯著性分析，進行待測油脂烹飪前和烹飪后，回收油精煉是否精煉的定性判斷，可初步檢測為食用油種類或者廢棄回收油。

步驟S40中，通過擬合算法，本實施例中，首先對各個品種的油進行數(shù)據(jù)采集，用最小二乘法對同種類的油進行偏差分析，找到同種類油的光譜特性，建立起各個品種油的模型。而后，即可對待測油脂圖譜與圖譜數(shù)據(jù)庫內(nèi)圖譜進行擬合精確判定，對采集的待測油樣的拉曼光譜圖與拉曼光譜數(shù)據(jù)庫的光譜圖進行Savitzky-Golay濾波9點平滑消除光譜噪聲、自適應(yīng)迭代重加權(quán)懲罰最小二乘算法(airPLS)進行基線校正，對光譜圖譜進行歸一化預(yù)處理，分析得出待測油脂的食用油種類及廢棄回收油的摻雜比例。

眾所周知，熟練的光譜技術(shù)人員對于本實用新型中所涉及的光譜測試技術(shù)包括硬件和操作是很清楚的，因此本專利將不進行任何光譜操作的細節(jié)描述。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將很容易地使用這些技術(shù)，并得到必要的光譜數(shù)據(jù)用來進行下述的多變量模型建模和食用油研究。

圖6是各種不同類食用油脂和廢棄油脂拉曼光譜圖，如大豆油、菜籽油、芝麻油、棕桐油、棉籽油、茶籽油、花生油、葵花籽油、橄欖油、玉米油和精煉地溝油等不同種類油脂的拉曼光譜圖。

圖7使添加不同比例廢棄油脂后的拉曼光譜圖，圖中標準食用油不摻雜廢棄油脂的拉曼光譜圖和摻雜5％、10％以及20％等各個比例廢棄油的拉曼光譜圖，具有明顯不同的包狀譜帶。

實施例2

本實施例2與實施例一的區(qū)別在于食用油摻劣質(zhì)油檢測儀的光路中不包括顯微鏡，檢測儀的相應(yīng)的光路路徑為：

光路11：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:激光器—反射鏡M2—反射鏡M6—第一單色儀—反射鏡M9(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M8(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M6—反射鏡M2—反射鏡M1—反射鏡M3—反射鏡M4—樣品室—反射鏡M5—反射鏡M8—反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M12—熒光檢測器—反射鏡M13—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

光路12：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:激光器—反射鏡M2—反射鏡M6—第一單色儀—反射鏡M9(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M8(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M6—反射鏡M2—反射鏡M1—反射鏡M3—反射鏡M4—樣品室—反射鏡M5—反射鏡M8—反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—光電倍增管—反射鏡M10—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

光路13：

光依次經(jīng)過各元件路徑為:激光器—反射鏡M2—反射鏡M6—第一單色儀—反射鏡M9(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M8(轉(zhuǎn)向后)—反射鏡M6—反射鏡M2—反射鏡M1—反射鏡M3—反射鏡M4—樣品室—反射鏡M5—反射鏡M8— 反射鏡M10—第二單色儀—反射鏡M12—第三單色儀—反射鏡M16—反射鏡M9—反射鏡M12—熒光檢測器—反射鏡M13—反射鏡M16—直流放大器識別電信號輸出。

以上僅為本實用新型較佳實施例，并不用于局限本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所做的修改、等同替換和改進等，均需要包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。