食品塑料包裝袋與RAMAN的關(guān)聯(lián)性分析

張愚若，劉奎江，陳敏璠，姜 紅*

(1.中國人民公安大學(xué)，北京 100038；2.北京鑒知技術(shù)有限公司，北京 100084)

塑料物證是犯罪現(xiàn)場常見的物證，包括塑料打包繩[1]、塑料手套[2]、塑料拖鞋[3]、塑料袋[4]等，分為有機成分和無機成分的檢驗[5]。常用的食品塑料包主要材質(zhì)為聚乙烯、聚丙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯等[6]。利用拉曼光譜快速無損的檢驗優(yōu)點[7-10]對食品包裝袋類物證進(jìn)行檢驗，對拉曼散射峰進(jìn)行對比分析，對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行因子提取，實現(xiàn)對全波段光譜數(shù)據(jù)的降維處理，為公安機關(guān)檢驗此類物證提供參考。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器及條件

RT2000便攜式拉曼光譜儀(北京鑒知技術(shù)有限公司)，測量參數(shù)見表1。

表1 拉曼光譜儀儀測量參數(shù)

1.2 實驗樣品

不同品牌的食品塑料包裝袋42個(樣品表略)。

1.3 食品包裝袋樣本的拉曼光譜分析

利用便攜式拉曼光譜儀在優(yōu)選實驗條件下對實驗樣品進(jìn)行檢測，并及時記錄數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 拉曼光譜分析結(jié)果

對收集的食品包裝袋進(jìn)行外觀分類，我們針對樣本數(shù)量較多且不易分辨的透明樣本進(jìn)行分類，第Ⅰ類樣本主要成分為聚乙烯(PE)類，樣本編號為24#，27#，29#；第Ⅱ類樣本主要成分為聚丙烯(PP)類，樣本編號為1#，2#，13#，32#，33#，38#，41#；第Ⅲ類樣本主要成分為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)類，樣本編號為3#，4#，14#，21#，22#，23#，28#，31#，35#，36#；第Ⅳ類樣本主要成分為聚苯乙烯(PS)類，樣本編號為25#，34#，37#，39#；第Ⅴ類樣本主要成分為聚酰胺(PA)類，樣本編號為30#，40#，42#。

生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)時為了滿足食品包裝需要、降低生產(chǎn)成本，往往添加部分填料。我們根據(jù)填料成分的不同，以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)類材質(zhì)樣本為例，對樣本進(jìn)行進(jìn)一步區(qū)分。

圖1 填料分類結(jié)果

2.2 數(shù)據(jù)處理

為了將全波段數(shù)據(jù)進(jìn)行降維，對數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，提取5個因子，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到99.189%。以提取的5個因子為變量進(jìn)行聚類分析，見圖2。并類距離不同，聚類組數(shù)不同，可對拉曼光譜數(shù)據(jù)實現(xiàn)聚類處理[11-12]。

圖2 樣本數(shù)據(jù)譜系圖

表2 總方差解釋

3 結(jié)語

對食品包裝材料進(jìn)行拉曼光譜分析，先根據(jù)外觀將42個樣本分為透明和不透明2類，再根據(jù)材質(zhì)對食品塑料包裝分為聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚酰胺5類，最后可根據(jù)作用不同所添加的填料進(jìn)行進(jìn)一步區(qū)分，證實了拉曼光譜技術(shù)用于食品包裝材料分析的可行性。由于拉曼光譜的全波段數(shù)據(jù)較多，即使在計算機技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，降維仍具有重要意義，可有效解決工作量。本文使用主成分分析法提取的5個因子進(jìn)行系統(tǒng)聚類對拉曼光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為此類物證的檢驗工作提供經(jīng)驗。