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天然彩棉作为健康环保织物的主要材料,其制成的衣物对人体健康无害,由于天然彩棉比普通白棉的种植过程要求高、产量少、且价格昂贵,因此天然彩棉的掺假、造假现象时常发生,真伪鉴别技术和方法受到越来越多的企业和消费者关注。本研究以天然彩棉和染色彩棉为试验对象,选用AntarisⅡFT-NIR光谱分析仪采集棉花样品光谱,运用NIRSA 4.0和MATLAB R2016b为数据处理平台处理光谱,对天然彩棉掺假、造假的鉴别方法进行了研究;采用以浓度扰动(白棉外扰)下二维相关近红外光谱分析技术,研究了天然彩棉品质检验方法,为进出口天然彩棉及其产品的检验监管提供了科学依据。课题的研究对提高我国天然彩色棉及其产品的国际市场竞争力、打破国外贸易壁垒、提升我国棉花产业及纺织品出口创汇具有重要的现实意义。研究的主要内容如下:(1)为实现天然彩棉鉴别的快速检测,以天然彩棉为研究对象,采用AntarisⅡFT-NIR光谱仪在10 000~4 000 cm-1的光谱范围采集样品近红外光谱,对光谱运用NIRSA 4.0和MATLAB R2016b软件平台进行多种模式识别方法的研究。结果表明:采用无监督模式识别分析能够将天然彩棉和染色彩棉分开;而采用SIMCA法建立的有监督模式识别法建立的判别模型,对棉花样品的识别效果最佳。因此,近红外模式识别分析方法能够达到快速鉴别天然彩棉的目的。(2)为研究二维相关近红外光谱技术对天然彩棉品质分析的实用方法,以纯天然彩棉,30%、50%掺杂染色彩棉,纯染色彩棉等4组棉花为研究对象,将近红外光谱技术与二维相关分析技术融合,进一步对天然彩棉的品质进行判别。结果发现:样品的一维近红外光谱出峰信息相似,对掺杂样品难以达到较好的识别正确率,而采用二维相关近红外光谱分析技术能够有效提高光谱的分辨率,提高了识别的正确率,为判别天然彩棉品质提供一种更直观、更准确的方法。(3)为验证近红外光谱分析方法在天然彩棉真伪鉴别中的化学基础,以天然绿棉为例,采用微波消解对天然绿棉和染色绿棉进行样品前处理,利用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定样品中的元素,结果表明:天然绿棉和染色绿棉在元素的组成及含量方面具有显著差异。从而表明近红外光谱分析技术对天然彩棉的真伪鉴别的化学基础。