[发明专利]利用太赫兹频段红外光谱技术检测粮食中农药含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用太赫兹频段傅里叶变换红外光谱技术检测粮食中农药含量的方法，属于农药检测技术领域。

背景技术

随着现代农业的快速发展，农业及农产品对农药的需求和依赖日益增长。加之一些从业人员缺乏农药知识，长期大量使用农药甚至滥用，使得农药对环境和人类健康造成了极大的影响和危害。对于农作物而言，农药施用到农作物之后，农作物内往往会有少量残留，长时间摄食残留农药会严重影响人体健康，亦会对身体和生态环境造成重大危害。特别是近年来，食物中农药残留超标而引起的致畸致残及中毒事件等也越来越受到关注，农药痕迹残留及其代谢物在土壤、水及农产品中均有发现。因而，在大力倡导科学使用农药的前提下，如何快速、准确的检测农药引起的食品、环境的污染等问题就显得极为重要和迫切。

世界各国对农产品及食品中农药最大残留量均有相应检测方法和标准，现有的农药检测方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法、气相色谱与质谱联用技术、液相色谱与质谱联用技术、免疫法、生物传感器法等，但上述方法均存在着样品前处理复杂，检测时间长，检测成本高，对检测人员要求较高，无法在线检测等不足。

远红外光谱区是指波长在0.025-1mm，频率在0.3-12THz之间的电磁波。在红外区域中是开拓最晚的一个波段，长期以来农残的红外光谱检测主要采取近红外或中红外光谱仪。近年来，随着科学技术的发展，傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术已变为主流的红外光谱技术，分束器的使用已将光谱范围覆盖到远红外区域。该技术通过傅里叶去卷积处理将复杂的样品IR重叠谱峰有效分开，降低了峰宽，提高了分辨率；计算功能的显著增强减少了干扰以及杂质造成的信号漂移，从而提高了灵敏度、信噪比，扩大了波长范围，缩短扫描时间。太赫兹辐射（也称“THz辐射”）是指频率在0.1THz-10THz，波长在0.03-3mm之间的电磁波，其波段位于微波和红外线之间，是宏观电子学向微观光子学过渡的区域，在电磁波频谱中占有很特殊的位置。许多极性大分子在振动能级间的跃迁正好处于太赫兹频率范围，因此，生物分子的太赫兹光谱可以反映由分子内或分子间集体振动和晶格振动引起的低频振动膜的本征特性。太赫兹电磁波具有较低的光子能量，在进行样品检测时，不会产生有害的光致电离，是一种有效的无损探测方法。太赫兹光谱技术可作为近红外光谱技术的有益补充用于药品检测领域。

中国专利文献CN103472032A公开了一种利用太赫兹时域光谱技术检测盐酸四环素的方法，其包括如下步骤：（1）将盐酸四环素粉末与高密度聚乙烯粉末以不同比例混合研磨，用压片机一一压成圆盘形薄片，得到含有不同质量百分比的盐酸四环素压片；（2）在0.1-3.5THz频段范围内，用太赫兹时域光谱系统一一采集不同质量百分比的盐酸四环素压片的太赫兹时域光谱；（3）以氮气的时域波形作为参考信号，以盐酸四环素压片的时域波形作为样品信号，分别进行傅里叶变换，得到两种信号的频域分布，利用公式得到压片样本的吸收系数和折射率；（4）根据各个压片样本的质量百分比及其对应的吸收谱建立校正模型，进行校正模型的验证与评价。上述方法虽然能够实现对食品中抗生素盐酸四环素进行定性和定量检测，但是在样品制备过程中，是将待检测的抗生素盐酸四环素和高密度聚乙烯粉末混合压片样品，利用聚乙烯为“背景”检测抗生素的含量，因而该方法最终检测的是存在于聚乙烯中抗生素的含量的相对数值，这就导致与实际的检测样本相差甚远，影响了检测样本的真实性；此外，引入新的无关物质聚乙烯，不可避免将会对样本检测的准确度造成影响，同时还浪费了药品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用太赫兹频段FTIR技术实现直接对粮食中农药残留进行定量检测的方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种利用太赫兹频段红外光谱技术检测粮食中农药含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）取待测粮食样品研磨后压片，即得待测粮食压片样品；

（2）利用太赫兹频段FTIR系统，采用透射测量模式采集其真空状态下的太赫兹区域光谱作为参考光谱，并在相同条件下采集所述待测粮食压片样品的太赫兹区域光谱作为样品光谱，按照如下公式计算得到所述样品的吸收系数谱，并选择所述吸收系数谱的重现性较好的波段区间作为所述目标农药的特征波段：

I=I₀e^-ad

式中，I为样品光谱的透射光强度，I₀为参考光谱的透射光强度，a代表样品的吸收系数，d代表样品的厚度；