非线性化学指纹图谱智能检测仪
非线性化学指纹图谱智能检测仪
一．引子——直观图与非线性化学指纹图谱
世间万物，不管是已经消亡的，还是现今存在着的，抑或将来出现的新物种，它们都有
各自的固有属性。这些属性源于基因，体现在个体的每一个细节上，指纹作为高等灵长类生物具有代表性的特征，就是这些属性中的一种。指纹宣告了每一个个体存在的理由，因为至今为止没有发现两枚一模一样的指纹，除非这两枚指纹是同一只手指的。事实上，不只是高等灵长类生物具有指纹特征，世界上任何事物都具有一枚与其他生物不相同的“指纹”，而且也正式这种差异性宣告了其存在的价值。图册所示分别是人参、南沙参、牡丹皮、某品牌咖啡、某品牌绿茶、某品牌保健品进过“非线性化学指纹图谱智能检测仪”处理后生成的“指纹”图谱。
二．非线性化学指纹图谱智能检测仪
“非线性化学指纹图谱仪”是我公司与“中南大学”合作开发的，基于非线性化学检测原理，对食品与药品真假鉴别进行检测必不可少的仪器设备。可广泛运用于食品与药品加工、流通、监督、卫生监督、技术监督、工商管理等部门用来对食品与药品原材料、半成品和成品进行真伪鉴别和质量评价，对生产过程进行标准化监控，对产品质量进行评价和标识；可对食品源进行真伪鉴别和质量优劣评价，而且也可用于高校及相关科研部门实验室非线性化学信息和反应机理的研究，还可用于饮料和其它食用商品的真伪鉴别和质量评价。
该仪器为国家科技部【2009】598号科技计划项目（《食品安全用非线性化学指纹图谱检测仪的开发与应用》，编号：2009GJD20033。）产品;；国家质检总局科技计划项目（《酱油与食醋非线性化学指纹图谱真假鉴别方法的研究》，编号：2009QK308。)产品；湖南省发改委2009年省级产业研发项目（《非线性化学指纹图谱智能分析仪》，项目文号：湘发改高技【2009】1405号。）产品。拥有两项发明专利，分别为：1、《一种非线性化学指纹图谱的测定方法》之发明专利，专利申请号：200910043545.X），专利公开号：CN101566609.A）;2、《非线性化学指纹图谱分析仪》之发明专利，专利申请号：201010507522.2）。并且于于2009年6月2日通过了湖南省科学技术厅组织的由全国知名专家组成的专家委员会的成果鉴定，专家们一致认为本成果属国内外原创技术，填补了国内外空白。
知识链接：“非线性化学现象”是化学波、化学振荡、化学湍流和化学斑图等化学混沌现象的总称；其特点是化学反应体系物质的浓度和化学信号呈现无特定规律的起伏变化。
三．什么是“非线性化学指纹图谱”
“非线化学指纹图谱”是指基于化学湍流、化学振荡、化学斑图和化学波等非线性化学现象和原理研究而得出的，具有更加明显的特征性的，且无固定周期的指纹图谱。
非线性化学反应机理复杂，基元反应众多，对外来化学物质十分敏感。许多微量化学物质，如微量元素、生物碱、表面活性剂、有机酸、氨基酸、多酞、维生素、酶、激素、酮类、羟基和醚类化合物等，对非线性化学反应都有影响，表现为对反应体系的信号-时间关系曲线，如 E-t 曲线等的参数和形状能产生很大的影响。不同样本往往含有不同种类和数目的反应底物,将引发体系发生不同的非线性化学反应。即使是因含相同的反应底物而产生相同的非线性化学反应,但因不同样本含有上述不同的微量乃至宏量化学物质,对同一非线性化学反应也将产生不同的影响。最终导致非线性化学反应E-t 曲线可量化参数和直观形状的改变。如基于一稳态体系获得的指纹图谱，该图谱可看作样本化学成分或活性物质的群集表征，利用其信息可从整体上分析该样本的化学成分，从而对样本进行鉴别或评价，故称之为样本的非线性化学指纹图谱。
“非线性化学指纹图谱”通常包含以下信息：最低电位、最高电位、平衡电位，反应始点、峰值时间、诱导时间、震荡周期、震荡寿命、最大振幅等信息。下图为某品牌酸奶非线性化学指纹图谱。
四．“非线性化学指纹图谱仪”的工作原理
仪器的工作原理是：根据不同成分样品对非线性化学反应机理的影响，引起非线性反应体系的电位E-时间t函数曲线的变化，构建出不同样本的指纹图谱，通过比较识别样本的指纹图谱对样本进行鉴别。
研究人员就电化学指纹图谱的原理、特点和用途等进行了详细研究和讨论，成功地提出了不同有机物样本（如食品）电化学指纹图谱的鉴别和评价技术；确定了若干种适用于食品与中药指纹图谱研究的反应重现性好、机理明确、基元反应复杂的非线性化学体系；形成了成熟的主要试剂方案；创新性地提出了非线性化学指纹图谱鉴别和评价样本的原理和方法；明确了基于选定非线性化学体系的有机物样本如中药和食品指纹图谱的定性、定量信息及其特征性、重现性和普适性，提出了相应指纹图谱的解析和使用方法；突破了目前其它指纹图谱技术对样本的严格要求和烦琐化学预处理的束缚，实现了样本相似度的便捷判别。
仪器的工作原理正是基于以上研究发现，经过系统、细致总结后形成的实践中可操作性强的科学理论。
五．“非线性化学指纹图谱仪”的诞生及意义
食品安全涉及广大人民的身体健康与生命安全，一直是党和政府关注的重点。近年来，各级政府均把确保食品的质量安全作为为人民群众办事实的重大事项之一，列入各级政府工作年度考核目标。
多年来，围绕食品的质量安全，国内外广大检测仪器厂家先后开发了许多关于波谱和色谱等类型的检测仪器，这些仪器均基于响应稳态或平衡态的物理和化学体系信号的原理来设计，尽管可用这些仪器测定复杂样本的指纹图谱，但应用上还是以样本中特定成份检测分析为主。到目前为止，国内外尚未开发出可广泛用于复杂成分食品快速真伪鉴别的仪器，不能有效地扼制伪劣产品的漫延，严重影响了食品生产厂家、流通企业与广大消费者权益，对人民的身体健康乃至生命安全造成严重的影响。因此，开发可快速鉴别食品真伪的检测仪，是确保食品质量安全，确保广大生产厂家、流通商业企业与广大消费者的合法权益，确保人民身体健康与生命安全的必然选择。
2008年，我公司与“中南大学国家化学实验教学示范中心”、“中草药现代化研究中心”共同研发食品安全用非线性化学指纹图谱智能分析仪，并于2009年6月通过省级科技成果鉴定，鉴定专家委员会一致认定：该成果突破了目前其它指纹图谱技术对样本的严格要求和烦琐化学预处理的束缚，实现了样本相似度的便捷判别；该仪器能快速准确地实现对部分食品和药品的质量鉴别和评价，社会效益显著。该仪器填补了国内外空白。
半年多来，经过不断对工艺技术路线进行完善，产品在省内经湖南省食品监督检验所等用户使用表明：仪器性能稳定，测定的指纹图谱重现性和特征性很好，能快速准确地鉴别样本真伪；配置的应用软件，方便实用，直观明了，功能多样，人机界面友好；用这种仪器对食品或药品进行真伪鉴别的误判率可低至五千万分之一。
食品安全涉及广大人民群众的身体健康与甚至生命安全。据有关部门统计:我国规模以上食品生产企业数万个,另有小型与个体经营户达数百万户,生产的产品达上万种。由于生产厂家多、产品品种多、加上受设备条件与人员素质等多方面原因的影响，尤其是食品拥有保质期等多项规定，食品安全问题长期成为广大群众的关注焦点。非线性化学指纹图谱分析仪的诞生，有利于确保我国食品安全与广大人民的身体健康。
本产品的推广与应用，将从根本上打击了假冒伪劣食品，对于推动我国食品安全检测仪器的发展，确保食品安全进而确保广大人民身体健康，具有十分重要的作用，将为我国食品安全作出重要贡献。