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

利用食品和生物质成分的空间定位进行光谱分解

• 批准号: 21H02311
• 负责人: 粉川 美踏
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02311/
• 关键词: ラマン分光; 非破壊分析; ハイパースペクトルイメージング; スペクトル分解

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。

In this study, we developed a method for the separation, quantification and analysis of target components in chemical analysis. Sample separation, sample surface simultaneous multi-point measurement (SPM), element space separation, component selection, measurement, point separation, spatial information separation, etc. In this study, it is easy to use emulsion and powder samples, and it is easy to use spatial information. This year, the measurement and analysis method of powder sample (mixture of different sugars) and emulsion (soybean oil O/W) was developed. The structure of the system is based on the measurement of the spectrum. The sample can be divided into the following two types: 1) component mixing ratio: known O/W ratio; 2) component mixing ratio: known sugar mixture (such as sugar mixture, sugar mixture, sugar mixture). The method of spectrophotometry Spatial information is obtained by combining spatial information with spatial information, and the component of a pixel in a spatial image is obtained by calculating the signal source (pure component). The source of the signal is separated from the target. Finally, the concentration of each signal source and the concentration of each target component are calculated by averaging the concentration of each pixel and the concentration of the sample.

项目成果

空間的スペクトル分解法を用いた微量成分の定量手法開発

空间谱分解法痕量成分定量方法的开发

• 发表时间: 2023
• 作者: Xie Wenpeng;Kimura Masaomi;Asada Yohei;Iida Toshiaki;Kubo Naritaka;近藤沙樹，粉川美踏，北村豊
• 通讯作者: 近藤沙樹，粉川美踏，北村豊

Analysis of Foods usingSpatially Factorized Spectroscopy

使用空间分解光谱分析食品

• 发表时间: 2022
• 作者: Mito Kokawa;Tsuyoshi Yamashita;Michiko Sano;Yutaka Kitamura
• 通讯作者: Yutaka Kitamura

顕微ラマン分光法を用いた微量成分計測法の開発

微量拉曼光谱微量成分测定方法的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Olusegun Idowu;Yuanzheng Wang;Koki Homma;Tetsuya Nakazaki;Zhengjin Xu;Tatsuhiko Shiraiwa;上林 千恵子;荻原 裕己・岩田 直人・古海 誓一;近藤沙樹，粉川美踏，北村豊
• 通讯作者: 近藤沙樹，粉川美踏，北村豊

農産食品加工研究室

农业食品加工实验室

クロマトグラフィー手法の考えを応用した微量成分の非破壊計測法の開発

应用色谱法思想开发痕量成分无损测量方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 近藤沙樹，粉川美踏，北村豊