食品塑料包装袋与RAMAN的关联性分析

张愚若，刘奎江，陈敏璠，姜 红*

(1.中国人民公安大学，北京 100038；2.北京鉴知技术有限公司，北京 100084)

塑料物证是犯罪现场常见的物证，包括塑料打包绳[1]、塑料手套[2]、塑料拖鞋[3]、塑料袋[4]等，分为有机成分和无机成分的检验[5]。常用的食品塑料包主要材质为聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯等[6]。利用拉曼光谱快速无损的检验优点[7-10]对食品包装袋类物证进行检验，对拉曼散射峰进行对比分析，对光谱数据进行因子提取，实现对全波段光谱数据的降维处理，为公安机关检验此类物证提供参考。

1 实验部分

1.1 实验仪器及条件

RT2000便携式拉曼光谱仪(北京鉴知技术有限公司)，测量参数见表1。

表1 拉曼光谱仪仪测量参数

1.2 实验样品

不同品牌的食品塑料包装袋42个(样品表略)。

1.3 食品包装袋样本的拉曼光谱分析

利用便携式拉曼光谱仪在优选实验条件下对实验样品进行检测，并及时记录数据。

2 结果与讨论

2.1 拉曼光谱分析结果

对收集的食品包装袋进行外观分类，我们针对样本数量较多且不易分辨的透明样本进行分类，第Ⅰ类样本主要成分为聚乙烯(PE)类，样本编号为24#，27#，29#；第Ⅱ类样本主要成分为聚丙烯(PP)类，样本编号为1#，2#，13#，32#，33#，38#，41#；第Ⅲ类样本主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)类，样本编号为3#，4#，14#，21#，22#，23#，28#，31#，35#，36#；第Ⅳ类样本主要成分为聚苯乙烯(PS)类，样本编号为25#，34#，37#，39#；第Ⅴ类样本主要成分为聚酰胺(PA)类，样本编号为30#，40#，42#。

生产厂家在生产时为了满足食品包装需要、降低生产成本，往往添加部分填料。我们根据填料成分的不同，以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)类材质样本为例，对样本进行进一步区分。

图1 填料分类结果

2.2 数据处理

为了将全波段数据进行降维，对数据进行降维处理，提取5个因子，累计贡献率达到99.189%。以提取的5个因子为变量进行聚类分析，见图2。并类距离不同，聚类组数不同，可对拉曼光谱数据实现聚类处理[11-12]。

图2 样本数据谱系图

表2 总方差解释

3 结语

对食品包装材料进行拉曼光谱分析，先根据外观将42个样本分为透明和不透明2类，再根据材质对食品塑料包装分为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚酰胺5类，最后可根据作用不同所添加的填料进行进一步区分，证实了拉曼光谱技术用于食品包装材料分析的可行性。由于拉曼光谱的全波段数据较多，即使在计算机技术发达的今天，降维仍具有重要意义，可有效解决工作量。本文使用主成分分析法提取的5个因子进行系统聚类对拉曼光谱数据进行分析，为此类物证的检验工作提供经验。