磁學(xué)式分析儀磁學(xué)分析方法

在鑒定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)中，磁學(xué)分析方法是一個(gè)很有價(jià)值的工具，這項(xiàng)技術(shù)能夠提供分子中不同類型氫原子的信息。利用磁學(xué)式分析儀，在食品行業(yè)中可以對(duì)油脂、水分以及利用體系中不同質(zhì)子的馳豫時(shí)間不同來(lái)研究淀粉的糊化、回生或玻璃化轉(zhuǎn)化；另一方面，還可以利用其分析粉狀食品結(jié)塊的機(jī)理，研究食品的結(jié)塊與玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度、化學(xué)組成之間的關(guān)系，為延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期提供理論基礎(chǔ) 。2100433B

質(zhì)譜儀是用一束電子流轟擊被研究的物質(zhì)，把形成的正離子碎片的圖譜定量地記錄下來(lái)，這種記錄就是質(zhì)譜圖。而質(zhì)譜分析法就是利用質(zhì)譜圖對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行組分的檢測(cè)與鑒定。在食品分析中能夠定性或定量地檢測(cè)出食品中揮發(fā)性成分、糖類組成、氨基酸（蛋白質(zhì)）、香味成分及有毒有害物質(zhì)等成分。液——質(zhì)聯(lián)用的使用，更能有效地測(cè)定被測(cè)流出物中的痕量組分，能成功分析非揮發(fā)性的農(nóng)藥殘留物、氨基酸、脂肪和糖類物質(zhì)。而氣——質(zhì)聯(lián)用也能較大程度地提高分析效率，例如：在對(duì)食用油中礦物油的測(cè)定時(shí)，氣——質(zhì)聯(lián)用在用皂化法測(cè)定表現(xiàn)為陽(yáng)性的情況下，能夠準(zhǔn)確地分析出被測(cè)食用油中不含礦物油。

（1）氣相色譜法

氣相色譜是20世紀(jì)50～60年代發(fā)展起來(lái)的一種高效、快速分析方法。一般根據(jù)該法所用色譜柱的形式，可將其分為毛細(xì)管氣相色譜和填充氣相色譜兩種類型。在食品分析檢測(cè)中，凡在氣相色譜儀操作許可的溫度下，能直接或間接氣化的有機(jī)物質(zhì)，均可采用氣相色譜儀進(jìn)行分析測(cè)定，如蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、糖類、脂肪酸、殘留農(nóng)藥等。近年來(lái)對(duì)氣相色譜改進(jìn)性測(cè)定，如采用頂空氣相色譜法測(cè)定食品添加劑磷酸中氟含量，其方法處理簡(jiǎn)便，靈敏度高，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法測(cè)得結(jié)果一致，準(zhǔn)確度、精密度能夠滿足常規(guī)分析要求，同時(shí)該方法也可以檢測(cè)保健食品中的抗氧化活性。

（2）液相及高效液相色譜法

通常所說(shuō)的主層析、薄層層析或紙層析就是經(jīng)典的液相色譜。而高效液相色譜是以經(jīng)典的液相色譜為基礎(chǔ)，以高壓下的液體為流動(dòng)相的色譜過(guò)程，其所用固定相顆粒度?。?～10μm）、傳質(zhì)快、柱效高。高效液相色譜法是食品分析的重要手段，特別是在食品組分分析（如維生素分析等）及部分外來(lái)物分析中，有著其它方法不可替代的作用。同時(shí)近年來(lái)很多新型專用的高效液相色譜儀不斷問(wèn)世，如氨基酸分析儀、糖分析儀等，分別在檢測(cè)食品中的污染物、營(yíng)養(yǎng)成分、添加劑、毒素等方面得以充分應(yīng)用。

（3）離子色譜法

離子色譜法是1975年Small等人首次提出并建立的，在出現(xiàn)了抑制型（或雙柱）離子色譜法后相繼又出現(xiàn)了單柱離子色譜法，在食品分析檢測(cè)中應(yīng)用日益廣泛，所分析的樣品幾乎涉及食品工業(yè)分析的各個(gè)領(lǐng)域，如水、啤酒、奶制品、肉制品等。

分光光度法是食品分析中應(yīng)用最廣最多的方法之一，其中涉及可見、紫外、原子吸收等分光光度技術(shù)。

（1）紫外——可見分光光度法

物質(zhì)吸收波長(zhǎng)范圍在200～760nm區(qū)間的電磁輻射能而產(chǎn)生的分子吸收光譜稱為該物質(zhì)的紫外——可見吸收光譜，利用紫外——可見吸收光譜進(jìn)行物質(zhì)的定性、定量分析的方法稱為紫外——可見分光光度法。其光譜是由于分子之中價(jià)電子的躍進(jìn)而產(chǎn)生的，因此這種吸收光譜決定于分子中價(jià)電子的分布和結(jié)合情況。從20世紀(jì)50年代開始，出現(xiàn)許多新的分光光度法，例如雙波長(zhǎng)分光光度法、導(dǎo)數(shù)分光光度法及三波長(zhǎng)法等。這些近代定量分析方法的特點(diǎn)是不經(jīng)化學(xué)或物理方法分離，就能解決一些復(fù)雜混合物中各組分的含量測(cè)定，在消除干擾、提高結(jié)果準(zhǔn)確度方面起了很大的作用。其在食品分析領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，特別是在測(cè)定食品中的鉛、鐵、鉛、銅、鋅等離子的含量中的應(yīng)用。

（2）原子吸收分光光度法

20世紀(jì)60～70年代原子吸收光譜儀日漸普及，隨著用于準(zhǔn)確測(cè)定生物樣品中痕量礦物質(zhì)的原子吸收方法的發(fā)展，為食品分析、食品營(yíng)養(yǎng)、食品生物化學(xué)、食品毒理學(xué)等諸多領(lǐng)域的空前發(fā)展鋪平了道路。特別是采用等離子體作為原子發(fā)射光譜的激光光源，導(dǎo)致了20世紀(jì)70年代后期開始的感應(yīng)耦合等離子體發(fā)射光譜儀的商業(yè)化普及。因而在食品檢測(cè)領(lǐng)域中占有重要的地位，既可測(cè)定食品中常規(guī)金屬元素，如鋅、銅等離子，又可精密測(cè)定鍶、鍺、硒等多種稀有元素。目前主要的研究熱點(diǎn)是：各種新型原子化器、不同類型原子化機(jī)理、基體干擾及基體改進(jìn)效應(yīng)和各種聯(lián)用技術(shù)等 。

（3）熒光分光光度法

熒光分析也是近年來(lái)發(fā)展迅速的痕量分析方法，該方法操作簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高、精密度和準(zhǔn)確度好，并且線形范圍寬，檢出限低。以AFS-2201型雙道原子熒光光譜儀為例，在對(duì)食品中的鉛進(jìn)行原子熒光法測(cè)定時(shí)，檢出限為0.3μg/L，線形范圍1.00～500μg/L，回收率87%～98%。而對(duì)食品中硒用熒光法進(jìn)行相關(guān)性研究測(cè)定時(shí)，發(fā)現(xiàn)變異系數(shù)為0.63%～0.66%，平均回收率為95.1%”。

（4）近紅外光譜分析法

近紅外光譜分析技術(shù)是20世紀(jì)70年代以來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新穎的分析技術(shù)。這種方法省去了通常分析中的稱量、定容和提取分離等煩瑣步驟，一旦建立好合適的定標(biāo)，就可以同時(shí)測(cè)定出同一樣品中多個(gè)不同組分的含量。在食品分析中，既能有效地分析食品中防腐劑成分，又能對(duì)糧食中的水分、蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、纖維素、灰分以及谷物加工品品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。且這種方法已成為測(cè)量大豆蛋白質(zhì)和脂肪含量及小麥蛋白質(zhì)含量的美國(guó)官方標(biāo)準(zhǔn)方法。

電化學(xué)分析是食品生產(chǎn)控制、理論研究的新型重要工具。由于電極品種仍限于一些低價(jià)離子（主要是陽(yáng)離子），因此在實(shí)際應(yīng)用中還受到一定的限制；另一方面，電極電位值的重現(xiàn)值受實(shí)驗(yàn)條件變化影響較大，其標(biāo)準(zhǔn)曲線不及光度法測(cè)定的曲線穩(wěn)定。由于這些因素的影響，目前許多已制成的離子電極，其實(shí)際應(yīng)用的潛力尚未充分發(fā)揮。但其中涉及的極譜分析技術(shù)已進(jìn)入了成熟階段，特別是陽(yáng)極溶出法和極譜催化波的出現(xiàn)與應(yīng)用，提高了極譜法的檢測(cè)能力，使極譜法的檢測(cè)下限向下延伸了三個(gè)數(shù)量級(jí)左右。在對(duì)食品及水樣中的氰化物進(jìn)行單掃描極譜法測(cè)定時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)明顯的極譜波峰，結(jié)果令人滿意。另外電勢(shì)溶出法特別適合于分析痕量金屬和混合金屬，能方便地測(cè)定醬油、醋等中砷的含量，且無(wú)需消化和預(yù)處理。同時(shí)表面活性劑的加入，更能顯著提高分析的靈敏度、選擇性和重現(xiàn)性，甚至還具有改善極譜波形和消除干擾等作用。

現(xiàn)代分析儀器的種類十分龐雜，應(yīng)用的原理不盡相同，而根據(jù)儀器的工作原理以及應(yīng)用范圍，可劃分為：電化學(xué)分析儀器、光學(xué)式分析儀器、射線式分析儀器、色譜類分析儀器、離子光學(xué)式分析儀器、磁學(xué)式分析儀器、熱學(xué)式分析儀器、電子光學(xué)物性測(cè)定儀器及其它專用型和多用型儀器。

磁學(xué)和電學(xué)有著直接的聯(lián)系，合并稱為電磁學(xué)。電磁學(xué)是研究電與磁彼此之間相互關(guān)系的一門學(xué)科。靜磁學(xué)是電磁學(xué)的一個(gè)分支，研究穩(wěn)定磁場(chǎng)下的性質(zhì)。微磁學(xué)是研究介觀尺度下鐵磁體的磁化過(guò)程。磁化學(xué)是研究化學(xué)物質(zhì)與電磁場(chǎng)的關(guān)系。

界面電磁學(xué)的相關(guān)研究十分豐富多樣，所同時(shí)涉及到的傳統(tǒng)學(xué)科也很多，通?？梢詫⒔缑骐姶艑W(xué)的相關(guān)研究大致分為三類：界面電磁學(xué)的理論研究、電磁表面或界面的設(shè)計(jì)、界面電磁學(xué)的應(yīng)用。

界面電磁學(xué)理論研究

界面電磁學(xué)的理論研究通常包括對(duì)各類電磁表面或界面（天然的或人造的）的普適理論描述、對(duì)電磁表面或界面的各類特性的定義和表征、以及對(duì)簡(jiǎn)單電磁表面或界面的解析計(jì)算和對(duì)復(fù)雜電磁表面或界面的數(shù)值計(jì)算等等。

界面電磁學(xué)設(shè)計(jì)

利用界面電磁學(xué)的基本理論來(lái)有效地指導(dǎo)人工電磁表面或界面的設(shè)計(jì)是界面電磁學(xué)的一個(gè)重要方向。這類研究通常同時(shí)包含著對(duì)材料特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工技術(shù)等方向的研究與應(yīng)用。在界面電磁學(xué)這一概念提出以前的許多研究方向都屬于這類研究，例如：頻率選擇性表面（Frequency Selective Surface, FSS）、電磁帶隙結(jié)構(gòu)（Electromagnetic Band Gap, EBG）、超表面（Metasurface）、超級(jí)透鏡（Metalens）、平面陣列天線等等。

界面電磁學(xué)應(yīng)用

隨著人工電磁表面或界面的不斷發(fā)展與進(jìn)步，越來(lái)越多的人工電磁表面或界面被應(yīng)用在各類微波、太赫茲以及光學(xué)的器件和系統(tǒng)中。由于人工電磁表面或界面往往具有低剖面、低成本的特點(diǎn)，并且可以實(shí)現(xiàn)各類對(duì)電磁場(chǎng)的調(diào)控操縱，因此，應(yīng)用人工電磁表面或界面的器件與系統(tǒng)往往具有同類傳統(tǒng)器件或系統(tǒng)所不具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)界面電磁學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展也讓界面電磁學(xué)的應(yīng)用研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。2100433B

界面電磁學(xué)（Surface Electromagnetics）是現(xiàn)代電磁學(xué)領(lǐng)域在近年來(lái)開始高速發(fā)展的一個(gè)研究方向，它的主要研究對(duì)象為在物質(zhì)（天然的或人造的）表面或分界面附近才會(huì)產(chǎn)生的獨(dú)特而豐富的電磁學(xué)現(xiàn)象及其應(yīng)用。正如物理學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域的眾多研究方向中存在著“表面物理學(xué)”和“表面化學(xué)”這樣的重要分支一樣，界面電磁學(xué)也可以被視為是現(xiàn)代電磁學(xué)領(lǐng)域的研究中的一個(gè)重要的分支。

如果從空間維度的角度對(duì)現(xiàn)代電磁學(xué)領(lǐng)域中的眾多研究方向進(jìn)行粗略的分類的話，大致可以將現(xiàn)代電磁學(xué)領(lǐng)域內(nèi)研究的問(wèn)題分為4類：0維問(wèn)題、1維問(wèn)題、2維問(wèn)題和3維問(wèn)題。其中，3維電磁學(xué)問(wèn)題通常表示問(wèn)題所研究的空間或物質(zhì)在3維空間中的每一個(gè)維度上的尺寸都可以和所研究的電磁波波長(zhǎng)可比擬，甚至遠(yuǎn)大于該電磁波波長(zhǎng)。在這樣的情形下，一般需要使用較為普適的電磁場(chǎng)和電磁波理論來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，這樣的分析和求解過(guò)程通常是繁瑣而復(fù)雜的，但從理論上講，這樣的分析方法可以有效解決絕大部分的電磁學(xué)問(wèn)題。

當(dāng)電磁學(xué)問(wèn)題所涉及的空間或物質(zhì)的尺寸在某一個(gè)或某幾個(gè)空間維度上是遠(yuǎn)小于所關(guān)心的電磁波波長(zhǎng)的時(shí)候，為了簡(jiǎn)化問(wèn)題的理論分析和更加高效地進(jìn)行實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，就需要在完整電磁學(xué)理論的框架下提出各種在特定問(wèn)題下具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)但在其他問(wèn)題中并不一定適用的簡(jiǎn)化的理論體系和分析手段。例如，當(dāng)電磁學(xué)問(wèn)題所涉及的空間或物質(zhì)的尺寸在三個(gè)空間維度上均遠(yuǎn)小于所關(guān)心的電磁波波長(zhǎng)的時(shí)候，就可以使用比普適的電磁場(chǎng)理論要簡(jiǎn)單得多的電路理論來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，這類問(wèn)題可以被稱為0維問(wèn)題；當(dāng)電磁學(xué)問(wèn)題所涉及的空間或物質(zhì)的尺寸僅在1個(gè)空間維度上與所關(guān)心的電磁波波長(zhǎng)可比擬，在其余兩個(gè)維度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的時(shí)候，可以使用傳輸線理論對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效地分析和求解，這類問(wèn)題可以被稱為1維問(wèn)題。

而當(dāng)電磁學(xué)問(wèn)題所涉及的空間或物質(zhì)的尺寸在兩個(gè)空間維度上與所關(guān)心的電磁波波長(zhǎng)可比擬，僅在1個(gè)維度上遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的時(shí)候，就產(chǎn)生了2維電磁學(xué)問(wèn)題。在過(guò)去許多年的電磁學(xué)研究中，2維電磁學(xué)問(wèn)題的分析和求解通常是直接建立在普適的3維電磁場(chǎng)理論上的，但隨著現(xiàn)代電磁學(xué)研究的不斷發(fā)展以及現(xiàn)代電子科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步，2維電磁學(xué)問(wèn)題在自然科學(xué)與工程技術(shù)方面的重要性被不斷發(fā)掘出來(lái)，專門針對(duì)2維電磁學(xué)問(wèn)題的研究手段和理論體系亟需建立。界面電磁學(xué)正是在這一基礎(chǔ)上誕生出來(lái)的研究方向，它旨在研究重要的2維電磁學(xué)問(wèn)題，建立針對(duì)2維電磁學(xué)問(wèn)題的研究手段和理論體系，并由此提出各類在自然科學(xué)和工程技術(shù)方面的新興應(yīng)用。