果蔬表皮的光学层析成像实验研究

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1、果蔬表皮的光学层析成像实验研究摘要：果蔬的安全卫生和营养受到全社会的关注。在光学相干层析系统中，对圣女果、洋葱、卷心菜的表皮，利用光学相干层析对其进行实验研究。2D层析图像显示未污染圣女果、卷心菜表皮厚度约为0.15mm，洋葱表皮厚度为0.09mm，形状规则，分层明显，有助于对果蔬成份及安全性的综合研究。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所右，如存不愿意被转载的情况，请通知我们删除己转载的信息，如果需要分享，请保留本段说明。关键词：食品安全；果蔬表皮；光学相干层析果蔬是指食用的水果和蔬菜，相对于肉食，是食物的一个

2、类别。果蔬是我们必不可少的食物，主要成分是人体所必需的一些维生素、无机盐、生物酶及植物纤维，果蔬中蛋白质和脂肪的含量较少［1］，因此，果蔬的卫生状况有极高的社会关注度。从物理学、生物学原理角度分析，果蔬表皮中的有害物和不同的营养成份对于表皮的层析结构有重要影响。本文主要运用光学相干层析技术对常见果蔬表皮的成份、存害物质的层析结构影响进行实验研究，以期获得比较精细的实验结果。1实验原理及方法1.1OCT原理光学相干层析成像［2］（opticalcoherencetomography,OCT）,是利用宽带光源的低相干性，通过测量样品后向散射光的干涉信号，对样品的内部微观结构进行高分辨率

3、层析成像的技术。OCT基于低相干干涉原理获得深度方向的层析能力，通过扫描可以重构出生物组织或材料内部结构的二维或三维图像［3］，其信号对比度源于生物组织或材料内部光学反射（散射）特性的空间变化。OCT系统的典型原理框图如图1所示，它的核心结构是迈克尔逊干涉仪。从低相干宽带光源发出的光经分光镜分为两束，一束为参考光，由反射镜反射后按原路返回并透射到分束镜后到达探测器；另一束为信号探测光，通过聚焦透镜聚焦后照射到样本，其后向散射光按原路返回经分光镜反射后到达探测器，并与参考臂到达探测器的参考光发生干涉，并由探测器接收。通过改变参考臂的纵向扫描，以及信号臂沿光轴垂直方向的横向扫描，就可以

4、得到样品的二维或三维层析图像。1.2材料的制备与实验方法该研究中采用CALLISITO型设备，的核心部件包括宽带光源、迈克尔逊干涉仪和光电探测器，其轴向分辨率取决于宽带光源的相干长度，一般可以达到1-10um，而径向分辨率与普通光学显微镜类似，决定于样品内部聚焦光斑的尺寸，一般也在微米量级［4］。OCT具有非接触、非侵入、成像速度快（实时动态成像）、探测灵敏度高等优点。目前，OCT技术己经在临床诊疗与科学研究中获得了广泛的应用。在光源下方放置不同的果蔬表皮样品，在2D的模式下，OCT只沿着一个线的方向进行扫描，得到该测量线下的深度信息。圣女果、卷心菜、洋葱未污染，购自于超市后，对表

5、皮进行简单的预处理（清洗、剥皮）。2实验结果及讨论图2、3、4分别表示圣女果、洋葱、卷心菜的表皮（膜）的层析图像，其中的厚度参数（多点取值）己经标注。经实验测量，三种果蔬样品的厚度分布在0.09mni-0.17mni范围内。其中圣女果和卷心菜表皮层厚度较为接近，均在0.15mm左右，而洋葱的表皮厚度则在0.09mm左右；而按表皮厚度的分布情况分析，洋葱和圣女果表皮形状都较为均匀规则。其多点取值测量误差均在0.01mm以内。卷心菜的表皮厚度分布则表现为不均匀分布。OCT仪器的正常成像是上深下浅，上面深色部分为空气层，下面浅色部分为果蔬果肉，中间深色部分为表皮层。而上面距表皮层附近则为

6、表皮附粘物。其中图像呈现三种样品的表皮附粘物均有空气到表皮颜色逐渐加深，可得知表皮附粘物逐渐增多，而圣女果白表皮附粘物为点状分布，洋葱为片状分布，卷心菜为层状分布。3结论OCT仪器的2D模式可以清晰的反映果蔬样品（圣女果、洋？［、卷心菜）的表皮层析结构图像，多点取值测量误差也较大。此处考虑为卷心菜样品的叶茎和叶脉的影响，还需后续实验的进一步测量确认。该结果有助于对果蔬成份及安全性的综合研究。参考文献[1]李江华.新鲜蔬菜和水果知识问答[M].北京：中国标准出版社，2011，7.[2]徐可欣，高峰，赵会娟.生物医学光子学[M].北京：科学出版社，2011，7.[3]张镇丙.生物医学光

7、子学新技术及应用[M].北京:科学出版社，2008，5.[4]王凯.谱域光学相干层析成像方法与系统研究[D].浙江大学，2010,6.