磁學式分析儀電化學分析法

電化學分析是食品生產(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離子（主要是陽離子），因此在實際應用中還受到一定的限制；另一方面，電極電位值的重現(xiàn)值受實驗條件變化影響較大，其標準曲線不及光度法測定的曲線穩(wěn)定。由于這些因素的影響，目前許多已制成的離子電極，其實際應用的潛力尚未充分發(fā)揮。但其中涉及的極譜分析技術已進入了成熟階段，特別是陽極溶出法和極譜催化波的出現(xiàn)與應用，提高了極譜法的檢測能力，使極譜法的檢測下限向下延伸了三個數(shù)量級左右。在對食品及水樣中的氰化物進行單掃描極譜法測定時，產(chǎn)生一個明顯的極譜波峰，結(jié)果令人滿意。另外電勢溶出法特別適合于分析痕量金屬和混合金屬，能方便地測定醬油、醋等中砷的含量，且無需消化和預處理。同時表面活性劑的加入，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，應用的原理不盡相同，而根據(jù)儀器的工作原理以及應用范圍，可劃分為：電化學分析儀器、光學式分析儀器、射線式分析儀器、色譜類分析儀器、離子光學式分析儀器、磁學式分析儀器、熱學式分析儀器、電子光學物性測定儀器及其它專用型和多用型儀器。

分光光度法是食品分析中應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。

（1）紫外——可見分光光度法

物質(zhì)吸收波長范圍在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電子的躍進而產(chǎn)生的，因此這種吸收光譜決定于分子中價電子的分布和結(jié)合情況。從20世紀50年代開始，出現(xiàn)許多新的分光光度法，例如雙波長分光光度法、導數(shù)分光光度法及三波長法等。這些近代定量分析方法的特點是不經(jīng)化學或物理方法分離，就能解決一些復雜混合物中各組分的含量測定，在消除干擾、提高結(jié)果準確度方面起了很大的作用。其在食品分析領域應用相當廣泛，特別是在測定食品中的鉛、鐵、鉛、銅、鋅等離子的含量中的應用。

（2）原子吸收分光光度法

20世紀60～70年代原子吸收光譜儀日漸普及，隨著用于準確測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、食品營養(yǎng)、食品生物化學、食品毒理學等諸多領域的空前發(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，導致了20世紀70年代后期開始的感應耦合等離子體發(fā)射光譜儀的商業(yè)化普及。因而在食品檢測領域中占有重要的地位，既可測定食品中常規(guī)金屬元素，如鋅、銅等離子，又可精密測定鍶、鍺、硒等多種稀有元素。目前主要的研究熱點是：各種新型原子化器、不同類型原子化機理、基體干擾及基體改進效應和各種聯(lián)用技術等 。

（3）熒光分光光度法

熒光分析也是近年來發(fā)展迅速的痕量分析方法，該方法操作簡單、快速、靈敏度高、精密度和準確度好，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，在對食品中的鉛進行原子熒光法測定時，檢出限為0.3μg/L，線形范圍1.00～500μg/L，回收率87%～98%。而對食品中硒用熒光法進行相關性研究測定時，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是20世紀70年代以來發(fā)展起來的一項新穎的分析技術。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，就可以同時測定出同一樣品中多個不同組分的含量。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)進行檢測。且這種方法已成為測量大豆蛋白質(zhì)和脂肪含量及小麥蛋白質(zhì)含量的美國官方標準方法。

（1）氣相色譜法

氣相色譜是20世紀50～60年代發(fā)展起來的一種高效、快速分析方法。一般根據(jù)該法所用色譜柱的形式，可將其分為毛細管氣相色譜和填充氣相色譜兩種類型。在食品分析檢測中，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物質(zhì)，均可采用氣相色譜儀進行分析測定，如蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、糖類、脂肪酸、殘留農(nóng)藥等。近年來對氣相色譜改進性測定，如采用頂空氣相色譜法測定食品添加劑磷酸中氟含量，其方法處理簡便，靈敏度高，與國家標準分析方法測得結(jié)果一致，準確度、精密度能夠滿足常規(guī)分析要求，同時該方法也可以檢測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，以高壓下的液體為流動相的色譜過程，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）及部分外來物分析中，有著其它方法不可替代的作用。同時近年來很多新型專用的高效液相色譜儀不斷問世，如氨基酸分析儀、糖分析儀等，分別在檢測食品中的污染物、營養(yǎng)成分、添加劑、毒素等方面得以充分應用。

（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，在食品分析檢測中應用日益廣泛，所分析的樣品幾乎涉及食品工業(yè)分析的各個領域，如水、啤酒、奶制品、肉制品等。

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，這種記錄就是質(zhì)譜圖。而質(zhì)譜分析法就是利用質(zhì)譜圖對被測物質(zhì)進行組分的檢測與鑒定。在食品分析中能夠定性或定量地檢測出食品中揮發(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，更能有效地測定被測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：在對食用油中礦物油的測定時，氣——質(zhì)聯(lián)用在用皂化法測定表現(xiàn)為陽性的情況下，能夠準確地分析出被測食用油中不含礦物油。

在鑒定有機化合物的結(jié)構(gòu)中，磁學分析方法是一個很有價值的工具，這項技術能夠提供分子中不同類型氫原子的信息。利用磁學式分析儀，在食品行業(yè)中可以對油脂、水分以及利用體系中不同質(zhì)子的馳豫時間不同來研究淀粉的糊化、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)塊的機理，研究食品的結(jié)塊與玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度、化學組成之間的關系，為延長食品的保質(zhì)期提供理論基礎 。2100433B

磁學和電學有著直接的聯(lián)系，合并稱為電磁學。電磁學是研究電與磁彼此之間相互關系的一門學科。靜磁學是電磁學的一個分支，研究穩(wěn)定磁場下的性質(zhì)。微磁學是研究介觀尺度下鐵磁體的磁化過程。磁化學是研究化學物質(zhì)與電磁場的關系。

界面電磁學的相關研究十分豐富多樣，所同時涉及到的傳統(tǒng)學科也很多，通?？梢詫⒔缑骐姶艑W的相關研究大致分為三類：界面電磁學的理論研究、電磁表面或界面的設計、界面電磁學的應用。

界面電磁學理論研究

界面電磁學的理論研究通常包括對各類電磁表面或界面（天然的或人造的）的普適理論描述、對電磁表面或界面的各類特性的定義和表征、以及對簡單電磁表面或界面的解析計算和對復雜電磁表面或界面的數(shù)值計算等等。

界面電磁學設計

利用界面電磁學的基本理論來有效地指導人工電磁表面或界面的設計是界面電磁學的一個重要方向。這類研究通常同時包含著對材料特性、結(jié)構(gòu)設計、加工技術等方向的研究與應用。在界面電磁學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）、超級透鏡（Metalens）、平面陣列天線等等。

界面電磁學應用

隨著人工電磁表面或界面的不斷發(fā)展與進步，越來越多的人工電磁表面或界面被應用在各類微波、太赫茲以及光學的器件和系統(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，并且可以實現(xiàn)各類對電磁場的調(diào)控操縱，因此，應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)所不具備的獨特優(yōu)勢。近年來界面電磁學領域的發(fā)展也讓界面電磁學的應用研究取得了長足的進步。2100433B

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

如果從空間維度的角度對現(xiàn)代電磁學領域中的眾多研究方向進行粗略的分類的話，大致可以將現(xiàn)代電磁學領域內(nèi)研究的問題分為4類：0維問題、1維問題、2維問題和3維問題。其中，3維電磁學問題通常表示問題所研究的空間或物質(zhì)在3維空間中的每一個維度上的尺寸都可以和所研究的電磁波波長可比擬，甚至遠大于該電磁波波長。在這樣的情形下，一般需要使用較為普適的電磁場和電磁波理論來對問題進行分析，這樣的分析和求解過程通常是繁瑣而復雜的，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問題。

當電磁學問題所涉及的空間或物質(zhì)的尺寸在某一個或某幾個空間維度上是遠小于所關心的電磁波波長的時候，為了簡化問題的理論分析和更加高效地進行實用的工程設計，就需要在完整電磁學理論的框架下提出各種在特定問題下具有獨特優(yōu)勢但在其他問題中并不一定適用的簡化的理論體系和分析手段。例如，當電磁學問題所涉及的空間或物質(zhì)的尺寸在三個空間維度上均遠小于所關心的電磁波波長的時候，就可以使用比普適的電磁場理論要簡單得多的電路理論來對問題進行分析，這類問題可以被稱為0維問題；當電磁學問題所涉及的空間或物質(zhì)的尺寸僅在1個空間維度上與所關心的電磁波波長可比擬，在其余兩個維度遠小于波長的時候，可以使用傳輸線理論對問題進行有效地分析和求解，這類問題可以被稱為1維問題。

而當電磁學問題所涉及的空間或物質(zhì)的尺寸在兩個空間維度上與所關心的電磁波波長可比擬，僅在1個維度上遠小于波長的時候，就產(chǎn)生了2維電磁學問題。在過去許多年的電磁學研究中，2維電磁學問題的分析和求解通常是直接建立在普適的3維電磁場理論上的，但隨著現(xiàn)代電磁學研究的不斷發(fā)展以及現(xiàn)代電子科學與技術的不斷進步，2維電磁學問題在自然科學與工程技術方面的重要性被不斷發(fā)掘出來，專門針對2維電磁學問題的研究手段和理論體系亟需建立。界面電磁學正是在這一基礎上誕生出來的研究方向，它旨在研究重要的2維電磁學問題，建立針對2維電磁學問題的研究手段和理論體系，并由此提出各類在自然科學和工程技術方面的新興應用。