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学院新闻

食品学院黄越课题组成功实现对玉米粉中痕量微塑料的原位可视化表征

发布日期:2022-12-20   浏览次数:623

近日,食品科学与营养工程学院黄越课题组在国际知名学术期刊Science of the Total EnvironmentIF=10.753发表题为Visual characterization of microplastics in corn flour by near field molecular spectral imaging and data mining的最新研究成果。该研究采用傅里叶变换红外FTIR、光热共振红外O-PTIR和共聚焦拉曼Confocal Raman)三种近场分子光谱成像方式,结合化学计量学方法成功对食品玉米粉中痕量微塑料的存在进行了可视化表征

 

作为对人健康的潜在危害污染物,微塑料越来越受到人们的关注。目前大多数研究主要涉及环境中微塑料存在和迁移行为的表征。对于食品中的微塑料,检测分析主要集中在酒类、饮料等液体食品体系,而对基质复杂的固体食品中微塑料的研究则相当少见。研究难点在于采用传统的高光谱成像无法实现对微米及亚微米尺度的污染物进行有效定位和分析。因此,本研究尝试使用傅里叶变换红外成像、光热共振红外成像和共聚焦拉曼光谱成像等近场分子光谱成像方法,结合化学计量学方法对高维光谱数据进行提取、解析和重构。结果表明,O-PTIR成像可以快速识别玉米粉中微塑料的存在,但其数据完整性和可视化程度有限。通过对光谱图像数据降解,FTIR和拉曼光谱可获得更完整的微塑料分布。其中,拉曼成像结合独立成分分析好地表征了微塑料的分布轮廓。此外,O-PTIR成像可以快速检测低浓度污染物,并且在中等浓度样品中获得更好的检出率。拉曼成像在中等浓度样品中展示了更好的可视化效果。本研究证实采用合适的近场分子光谱成像结合数据挖掘可以实现粉状食品中微塑料的可视化检测,此项工作亦可为其他食品中微塑料的无损检测提供参考。

                                                       

                                                                

本工作研究结果表明,FTIRO-PTIRRaman三种分子光谱成像方法在食品微塑料分析中各有特点。受限于空间分辨率,在使用FTIR成像时,微塑料表征的清晰度受到限制。由于光谱数据有限,O-PTIR成像在污染物分布的清晰度以及数据挖掘方面表现欠佳,但是在采集速度和检测效率上有一优势。Raman成像可以获丰富的化学信息,足够采用化学计量学进行数据挖掘和分析,在微观空间得到样品较为清晰的空间分布轮廓从检测效率和检测浓度水平而言,在此项工作中O-PTIR成像的表现好FTIRRaman。总体而言,本研究提出的可视化无损表征方法可以推广到小麦粉、米粉、淀粉等其他易被塑料包装污染的粉状食品。通过分子光谱成像与数据挖掘相结合,可以很好地实现粉末食品中微塑料的可视化表征,为光谱技术检测食品中的微塑料提供了一种新的无损解决方案。

食品学院硕士研究生时逸之为论文第一作者,黄越副教授为论文通讯作者。该研究获得了海南省重点研发计划、北京市自然科学基金面上项目和兴化健康食品产业研究院基金的资助。

 

原文链接

http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.160714




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