自然科学基金申请书 模板

浙江省自然科学基金申请书

浙江省自然科学基金委员会

XXXX年制

基本信息

ZJxxx 浙江省自然科学基金申请书第3页

项目组主要成员

说明：1.个人介绍部分申请者必须填写，其他人员可以不填写；

2.高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生及参加单位数由申请者负责填报，总人数自动生成；

3.第一人必须是申请者，信息从前面自动读入，但每年工作时间必须手工录入。

申请书版本号：00000001

个人介绍：

申请经费预算100 万元

注：开支范围和标准参见《浙江省省级科技项目经费管理暂行办法》（浙财教字[2002]20号）。

申请者承诺：

我保证：

（1）申请书内容是真实的；

（2）恪守科学道德，伦理道德的基本原则；

（3）项目组成员知晓申请书内容，并自愿参与研究工作；

（4）已如实填报申请者正在主持的国家和省部资助经费在20万元及以上的研究项目名称、来源和研究期限；

（5）如果获得资助，我将履行项目负责人职责，严格遵守浙江省自然科学基金委员会的有关规定，切实保证研究工作时间，认真开展工作，按时报送有关材料。

若填报失实或违反规定，本人将承担全部责任。

签字：日期：

项目依托单位承诺:

已按规定对申请人的资格和申请书内容进行了审核。申请项目如获资助，我单位保证对计划实施所需要的人力、物力和工作时间等条件给予保障，严格遵守浙江省自然科学基金委员会有关规定，督促项目组遵守科学道德和伦理道德的基本原则，督促项目负责人和本单位项目管理部门按照规定及时报送有关材料。

依托单位公章

日期

.

食品三维XXXXX的相关性研究

1、项目研究意义

食品感官品质的客观描述与有效评价，对提高与稳定食品质量和保证食品的安全性有着极其重要的意义。但是感官品质作为食品最重要的品质之一，却一直缺乏客观的科学评价手段。近些年对电子舌和电子鼻研究兴趣的高涨，说明了人们对它们的一种热切期望。但是，不管从理论还是技术角度，也都还处于基础研究探索阶段。同时，在原理与方法上，这种方法还是存在一定的缺陷性，一是它们都或是从电化学角度或从电子器件角度出发，二是都在极力寻求理想的修饰物，三是依据多传感器阵列（芯片），导致在稳定性、分辨率、表征能力等技术方面存在着的难以逾越的沟坎。

荧光光谱分析方法是现代化学分析的一种重要的方法和手段[1][2]，近年来的发展集中在一是将荧光表达成为激发波长和发射波长两者的函数，使三维荧光图谱能完整地描述物质混合体系的全部荧光信息，使之成为光谱识别、表征的必要条件；二是可从更完全的信息中寻找选择性的区域，对一个含多种组分的荧光光谱(发射/激发)重叠的对象，来解决组分之间的干扰问题；三是与不同的荧光技术联用可获得不同的三维荧光光谱数据，像三维同步荧光光谱、相分辨荧光光谱、时间分辨三维荧光等[3][4]，这些数据都可从不同侧重点表达荧光光谱，使图谱的表达方式更为丰富；这些都为三维荧光光谱在众多领域的延伸应用成为了可能。

三维荧光光谱分析法作为一类混合物质体系同时综合分析的优势分析方法，具有分析快速、结果可靠稳定、信息丰富、适于现场操作等优点，不仅能够在一定程度上对混合体系中特定的一些物质作定性定量检测，而且更能对混合体系的整体特征以细致地刻画，所以为具有此类分析需求背景的学科领域所青睐。像在石油化工行业[5][6]，通过对原油成份中的多环芳烃成分及含量的三维荧光表达，来进行原油的产地品质对比，原油开采的成熟度分析，像海面溢油的污染监控、污染油源的来源推断以及在石油勘探等方面都已有成熟的应用；在我国传统中草药指纹图谱分析技术中的应用，三维荧光图谱可以使药物中的多种化学组分的综合信息在一张图谱上得到表征，促使传统中草药快步走向现代化，

如此等等。

食品化学分析长期以来,只注重化学成份的分离分析,而荧光光谱分析方法在食品分析上的应用，多年来一直也只停留在对食品中某种特定化学物质的荧光检测。利用三维荧光光谱技术对食品整体品质的研究也非常零散，只有个别特定食品类型传统荧光谱的分离分析或是三维荧光谱的生成方法研究，对三维图谱的分析也只仅仅局限于对等高线指纹数据进行直观判断上，像雍克岚等对烟草和辣椒的三维荧光光谱指纹特征研究[7][8]，特别是用三维荧光光谱来研究烟草的“吃味”，研究不同品种烟草石油醚萃取物的三维荧光光谱,包括烟草所共有的荧光性质和各自的荧光特征,寻找它们与烟草“吃味”之间的关系,从总体特征方面对烟草的品质评价给予描述和表征。三维荧光光谱技术发展和在众多领域应用的兴起，使长期研究食品感官品质的我们受到触动，启发了我们提出探讨基于三维荧光光谱的感官品质智能感觉系统的思想。大多数食品主要的化学成份是小分子有机化合物，在宽域光谱激发下都有系列的发射荧光谱，它们的三维荧光图谱包含有丰富的化学成份和物理结构的信息。这些信息经过辨识算法分析与处理，可以提取出反映体系总体特征的指纹数据结构，利用得到的指纹数据结合食品感官品评研究的数据，就可以在一定程度上高分辨地区分不同的食品样品和表征食品的感官品质。

我们还提出了比色皿微升降扫描控制器的设计，可以对一个样品的气相与液相分别作三维荧光光谱，这在某种意义可同时实现气味和味觉的感官信息数据，以及他们之间的信息关联程度，这样极大丰富了系统总体信息的数量与质量，提高了指纹数据的“特征性”。这种思想的科学合理性和技术可行性，再加上结合食品样品本身系统感官品质研究的信息，结合现代人工智能思想与方法，有可能为创新一类具有完全不同原理背景的感官品质智能系统提供了科学机遇。

结合我们在食品风味感觉的多年研究积累，已经对各类食品三维荧光光谱进行了的初步研究(详见最后附图)，结果表明不同类型、不同品牌食品的三维荧光图谱有很好的分辨差异性，而同类样品的图谱又具有明显的特征。本项目拟以各类食品为对象，设计一种比色皿微升降控制器，构建三维荧光光谱气、液相扫描系统，探索适合的三维荧光光谱方法，在系统研究食品气相（气味）和液相（味觉）

三维荧光光谱图特征的基础上，提出一套科学的指纹数据结构，来表征特定食品复杂化学和物理结构的总体特征，以期为建立一类新型的基于三维荧光光谱的感官品评系统提供原理框架和相关技术基础。我们认为，尽管在食品的液相或气相中并不是所有的分子都具荧光特性，而且不同食品类型的荧光表现程度也不尽一致，但是就是在常规光谱条件下(200-800nm)，加上气味与味觉的联动扫描，其三维荧光光谱足够以产生丰富的感官信息。并不是去刻意分析特定的味觉物质，强调的是感官品质的总体特征，而非特定感官物质成份的分离分析，这是三维荧光光谱方法的最大优势和潜力。

此外，食品质量（尤以感官品质为主要内容）的评定分析实际上与食品的安全分析是紧密相联的，项目所构造的分析方法首先对食品的类群辨识具有较强的针对性，在对食品假冒伪劣辨别上具有快速敏感的优势，所以本项目的研究具有非常广泛的应用前景。同时，本研究作为三维荧光分析方法的一种应用基础研究，将竭尽全力去系统研究三维图谱的物理化学背景，以形成一类与目前流行的电子鼻和电子舌完全不同的新颖的感官品评原理与技术，或许还会对食品感官的表征方法及食品质量安全检测技术产生一些新的途径。

浙江省是一个食品生产与消费大省，近年来食品质量安全问题仍然非常突出，严重地影

响、制约着食品工业、农业生产及社会安全，成为社会关注的焦点，食品质量安全快速无损

智能检测技术是目前食品领域最迫切的科学技术问题。浙江ss大学食品质量安全学科依托浙江省食品质量与安全重点实验室尤其是食品感官科学研究室致力于食品质量安全快速无损智能检测技术研究与开发，形成了良好的技术积累、研究梯队和实验条件，本项目的实施将从另一起点上，推动这个研究方向的发展，提升整个学科的研究实力及在国内同行中的竞争力。

2、项目研究目标及与申请者研究工作长期目标的关系；

研究目标：

设计一种比色皿微升降控制器，在荧光光谱仪基础上，构建三维荧光光谱气、液相扫描系统，探索适合的三维荧光光谱方法。在研究食品气味和味觉相对应的三维荧光图谱特征，以及气液三维荧光

图谱的关联性基础上，系统研究三维图谱的物理化学背景,提出一套科学的指纹数据结构，结合相应食品的感官品评数据，在一定程度上来表征特定食品复杂化学构成和物理结构的总体特征，以其为建立一类新型的基于三维荧光光谱的感官智能系统提供原理框架和相关技术基础。

申请人及其课题组，组建了我国第一个食品感官科学技术实验室，长期专业从事食品感官科学理论与方法研究，以食品感官中的味觉研究为重点研究内容，先后主持完成三项与此相关的国家自然科学基金资助项目，对食品感官品评研究具备足够的背景知识和实践经验，目前的研究内容主要：一是风味感觉生物物理和分析化学智能方法，二是食品微观结构及其对风味感觉的影响，以上方向都取得了系统的研究成果，以本项目的研究和实施为契机，长远的研究目标是通过多学科手段，建立一套具有广泛应用背景的风味智能感觉系统的原理与技术，形成有特色和有优势的食品感官科学技术研究方向。

3、项目研究内容，研究方案和进度安排

研究内容：

1）三维荧光气液扫描系统的集成和实现

(1)比色皿微升降扫描控制平台的设计与实现；

(2)商品荧光光谱仪改装。

2）液体食物三维荧光的光谱学方法研究

（1）三维荧光光谱实验条件研究；

（2）不同三维荧光光谱方法实验。

3）食品三维荧光图谱的图谱特征研究

（1）不同种类食品的图谱特征比较；

（2）同类不同品牌食品的图谱特征比较；

（3）气、液相三维荧光光谱的信息关联与特定内涵研究。

4）特征指纹数据结构及提取方法研究

（1）指纹数据结构研究；

（2）等高线指纹数据的提取；

（3）激发发射矩阵指纹数据的提取。

5）指纹数据结构的感官品评能力初步研究

（1）指纹数据结构对食品品种间区分能力初步分析；

（2）指纹数据结构与食品风味结构相关性初步分析；

（3）一些主要食品化学成分及模拟混合体系的荧光光谱特征初步分析。

实验方案：

1）三维荧光扫描系统的设计实现

（1）用商品化荧光光谱仪构建三维荧光光谱系统；

（2）用步进电机构建微升降工作台，控制比色皿微升降扫描控制平台工作面微位移，改造成适合研究目标的三维荧光光谱分析系统。

2）三维荧光扫描方法及最优实验条件

（1）温度条件；

（2）气相、液相光纤扫描位点的定位；

（3）选择适合食品的三维荧光扫描方式（灵敏度）；

（4）稳定性、重复性条件实验。

3）选择几类典型的液体食物，像各类酒、饮料等，以足够的样品量（皆选用商品）

进行三维荧光谱扫描,了解光谱分布的基本特征。

（1）不同厂家的多种品牌白酒；

（2）同厂家的多个系列品牌白酒；

（3）系列干红葡萄酒；

（4）系列碳酸饮料；

（5）系列果汁饮料。

4）建立基本指纹特征提取算法，对实验数据提取指纹特征，构成指纹特征数据库

（1）峰点；

（2）偏移量（与标准荧光数据比较）；

（3）光强及峰分布；

（4）气、液相光谱特征关联；

（5）共性特征与特性特征。

5）对样品的指纹特征数据进行重复性、可靠性、准确性、稳定性实验

6）利用样品的指纹数据库，对样品群类型及品种进行初步的聚类分析

7）特征指纹结构的感官品评数据对照研究。

（1）特征指纹结构与风味结构相关性研究；

（2）一些主要食品化学成分及模拟混合体系的荧光光谱特征初步分析。

8）随时对三维荧光扫描系统及指纹特征提取算法进行调整改造，为感官品评系统建立初步的理论和技术框架，为更深入的研究奠定基础。

研究方法：

1）比色皿微升降扫描控制平台设计方法：

参照：微位移工作台升降模糊控制系统

王云庆李庆祥周兆英清华大学学报(自然科学版) 1998 38（2）47～50 2）三维荧光的扫描方法：

参照：①烟草三维荧光特征和品质评吸的关系雍克岚吕敬慈化学研究与应用1998(5)

Vol.10No.5 494-496

②Recent developments in multi-component synchronous fluorescence scan analysis Digambara

Patra, A.K. Mishratrends in analytical chemistry, vol. 21, no. 12, 2002

③Simultaneous determination of atenolol、propranolol dipyridamole andamiloride by means of

non-linear variable-angle synchronous fuorescence spectrometr Jose A. Murillo Pulgarin, Aurelia Alanon Molina, Pablo Fernandez Lopez Analytica Chimica Acta 370 (1998) 9-18

④应用三维荧光光谱和可变角同步荧光扫描分析天然荧光氨基酸的含量

雍克岚吕敬慈吕蔚化学世界2000(11) 601－605

3）指纹数据结构及提取方法

参照：①原油样品的三维荧光光谱特征研究

宋继梅唐碧莲光谱学与光谱分析2000 20(1) 115-118

②Direct determination of salicylamide in serum by matrixisopotential synchronous fluorimetry J.A. Murillo Pulgarin, A. Alanon Molina Talanta 56 (2002) 557–564

4）数据特征与相关性研究方法

参照：三维荧光谱参量化方法及其在油种鉴别中的应用

周洵琪冉绍春中国海洋平台2002 17（3）32－35

拟解决的关键问题：

1）三维荧光气、液相扫描系统的设计与实现；

2）食品气、液相扫描荧光图谱的敏感性和重复性；

3）气、液相三维荧光光谱的信息关联与特定内涵研究;

4）指纹数据结构及提取算法；

5）指纹数据结构对食品的区分能力和感官特征的表征性。

可行性分析：

1）三维荧光光谱分析法作为现代光谱分析中的一门新的分析技术，已经在分析化学研究领域（包括气

相和液相对象）有广泛的应用，其理论方法和技术实现都已成熟。现有的荧光光谱仪性能稳定，可根据研究者的要求灵活搭建实验系统，技术实现的途径是完全可行的。

2）食品三维荧光光谱图的特征是大量系统实验数据的丰富积累，本项目将花相当的精力，科学系统地有目的的设计、实施、积累、归纳这些数据，为指纹数据深入研究提供足够的素材。

3）指纹数据的提取算法已经日趋成熟，应用方面也已向各个学科和领域延伸，特别在三维荧光谱图生成、指数据提取方面已有较多成熟的算法可供借鉴。

4）本课题组由食品感官科学、食品风味、食品化学、光学、机电、计算机科学等不同学科的研究人员组成，学科交叉大、综合性强，结构合理，是本课题的强大技术保证。所有这些，为本项目的目标实现，提供了理论基础和技术实现方法，特别是申请者多年在食品风味和食品感官科学技术研究的积累，以及对本项目的精心设计，说明本项目的思想、技术路线和目标是可行的。

年度研究计划：

2006．1－2006．12 三维荧光光谱气液扫描系统集成及相应的光谱学方法研究；

2007．1－2007．6 各类食品的三维荧光光谱及特征研究；

2007．6－2007．12 指纹数据结构研究及风味感觉能力初步研究。

4、项目创新之处；

1）三维荧光光谱分析法应用领域的创新：

三维荧光光谱分析方法在分析化学的相关领域已广泛应用，其技术实现也趋于成熟，在

不同商品种类鉴别中使用国内外文献都有不少报道，应用在食品领域却只限某一具体产品的

三维荧光图谱的零星研究。根据我们前期研究工作的基础，提出应用三维荧光图谱及特征指

纹数据，探索对食品的风味进行区分与表征的可能性和科学途径，这既拓宽了三维荧光

光谱分析方法的应用，又促进了三维荧光光谱分析方法的进步与发展。

2）研究方法的创新：

我们在荧光图谱扫描系统中设计了比色皿微升降扫描控制平台，可方便地得到食品

的液相、气相三维荧光光谱数据，一次性攮取食品的香气、口味的相关原始信息，实现

了三维荧光图谱表达信息的丰富性，为后续指纹数据结构及风味感觉能力的研究创造了条件。

3）研究目标的创新：

本研究是三维荧光分析方法的一种应用基础研究，长远的研究目标是建立一类基于三维荧光光谱的风味智能感觉系统，形成一种完全新颖的风味智能感觉原理与技术，或许还会对食品风味表征方法产生一些新的途径。

5、工作基础与工作条件

1）1994 年后，申请人相继在两所大学建立了我国第一个食品感官科学技术实验室，长期专业从事食品感官科学理论与方法研究，以食品风味感觉中的味觉研究为重点研究内容，先后主持完成三项与此相关的国家自然科学基金资助项目，对食品风味感觉研究具备足够的背景知识和实践经验，目前的科学兴趣主要一是风味感觉生物物理和分析化学智能方法，二是食品微观结构及其对风味感觉的影响，以上方向都取得了系统的研究成果。申请者在长期的系统研究中，深刻体会到三维荧光光谱理论与方法在风味智能感觉系统构建中的潜力与优势，更希望能通过本项目的实施，学科交叉综合，有望形成有相当特色原创性的食品风味智能感觉系统。

2）申请人具有多年在国内担任各类各级食品感官品评员及大型企业担任总工程师和

厂长的经历，对各类食品的风味化学及感官品质有深刻的理解，是国内酒类感官品评

活动的技术组织者之一，目前还兼任中国食品工业协会白酒专业分会技术顾问，与国内各

酒类品牌企业有着密切联系与合作，对本项目的顺利实施提供了良好的背景。

3）项目组主要成员中，有机电技术和分析化学研究的骨干，特别在荧光光谱应用和

表达以及光纤传感器方面有充分的研究积累，能为项目中三维荧光光谱系统的搭建提供技

术保障。

4）项目实施的背景是感官科学技术实验室，实验室已经对液体食物的三维荧光光谱

有了初步的研究，表明不同食品产品的三维荧光图谱有丰富的信息内涵和很好的分辨

差异性（详见附图），这些，都为我们进行深入系统的研究提供了充分的科学依据。

总之，本项目的前期工作有较好的积累，项目组由多学科人员构成，为本课题的设计

和顺利展开提供了充分的技术准备。

本项目所需实验条件已基本具备，少量配套器件可随时配置，完全可保证研究工作的顺

利进行和研究目标的实现，

6、预期研究结果及其利用研究结果的计划和今后发展的思路

预期研究成果：

1）建立食品的三维荧光光谱图谱表达的实验方法；

2）完成基于三维荧光光谱的风味感觉系统在原理上基础性研究和技术上可行的实施方案；

3）在国内外相关的核心刊物发表系列研究论文数篇；

通过本项目的研究和实施，有望能建立一套基于三维荧光光谱的食品感官评定及风味感觉分析的检测仪器和风味结构特征的辨识算法，形成完整的技术思想和体系，并用该系统在较大范围内进行样品的学习与训练，提高系统的稳定性和敏感性，最终投入食品质量控制和安全性检测的实际应用。

长远的研究目标是通过多学科手段，建立一套具有广泛应用背景的风味智能感觉系统的原理与技术，形成有特色和有优势的食品感官科学技术研究方向。

7、参考文献

[1] Recent developments in multi-component synchronous fluorescence scan analysis Digambara Patra, A.K. Mishra Trends in analytical chemistry, 2002 21(12)

[2] 三维荧光光谱技术分析应用进展

刘志宏蔡汝秀分析科学学报2000 16(6 ) 516－523

[3] Simultaneous determination of atenolol、propranololdipyridamole and amiloride by means of non-linear

variable-angle synchronous fuorescence spectrometry Jose A. Murillo Pulgarin, etc. Analytica Chimica Acta 370(1998) 9-18

[4] Direct determination of salicylamide in serum by matrix isopotential synchronous fluorimetry J.A.

Murillo Pulgarin, A. Alanon Molina Talanta 56 (2002) 557–564

[5] 原油样品的三维荧光光谱特征研究

宋继梅唐碧莲光谱学与光谱分析2000 20(1) 115-118

[6] 三维荧光谱参量化方法及其在油种鉴别中的应用

周洵琪冉绍春中国海洋平台2002 17(3) 32-35

[7] 烟草三维荧光特征和品质评吸的关系

雍克岚吕敬慈化学研究与应用1998 10（5）494-496

[8] 辣椒的三维荧光光谱指纹特征研究

俞蔚雍克岚食品研究与开发2003 24(6 ) 143－145

附图：