Spectral factorization using the spatial localization of constituents in foods and biomass

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本研究では、非破壊分析手法でありながら、クロマトグラフィーをベースとした化学分析にならい、目的成分とその他の成分を分離してから検出・定量する手法を開発することを目指した。試料を破壊せずとも、試料表面の同時多点計測（イメージング）を行うことで、元々空間的に別れて存在している成分のスペクトルを計測時に分離できる点に着目し、空間情報を用いてスペクトルを分解する本手法を「空間スペクトル分解法」とよぶ。本研究では、扱いが容易である乳濁液や粉体試料を用い、マイクロメートルスケールでのハイパースペクトル画像における空間情報をスペクトル分離に用いた。本年度は、粉体試料（異なる単糖の混合物）および乳濁液（大豆油O/Wエマルション＋塩）を用い、空間スペクトル分解法の計測・解析方法を開発した。昨年度構築したハイパースペクトル画像を計測するための顕微ラマン分光システムを用いて計測を行った。試料としては以下の２種類を用いた：1) 成分混合比が既知のO/Wエマルジョン、2) 成分比が既知の単糖混合試料（グルコース、フルクトース、ガラクトース）。スペクトル情報としてラマン分光法を用いた。空間情報とスペクトル情報を合わせ持ったハイパースペクトル画像を取得し、画像中の1画素の領域に存在する成分の中から、信号源（純粋な成分のスペクトル）を求めた。この信号源を使ってスペクトル分解を行うことで、目的とする成分とそれ以外の挙動を分離することができた。最後に各画素のスペクトルを各信号源とその濃度に分解し、目的とする成分の濃度を全ての画素について平均して、試料全体としての濃度を求めた。