2025年大学《化学测量学与技术》专业题库- 化学测量技术在农产品质量检测中的应用

2025年大学《化学测量学与技术》专业题库——化学测量技术在农产品质量检测中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填入括号内）1.在使用近红外光谱（NIR）技术对粮食进行水分含量快速测定时，其主要依据是（）。A.分子吸收紫外光的特性B.分子振动和转动能级跃迁吸收中红外光C.分子吸收近红外光与水分含量呈线性关系D.分子散射近红外光的能力2.为了消除农产品样品基质效应对紫外-可见分光光度法测定农药残留结果的影响，常用的方法之一是（）。A.使用更灵敏的检测器B.延长光程C.采用标准加入法进行定量D.使用参比池进行背景扣除3.拉曼光谱与红外光谱相比，其主要优点之一是（）。A.对水吸收不敏感B.可提供分子的“指纹”信息C.仪器成本通常更低D.更容易检测对称振动4.在农产品中检测多残留农药时，选择液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术的主要优势在于（）。A.灵敏度极高，可检测痕量组分B.分析速度快，可同时检测多种农药C.可对复杂基质进行有效分离和离子化D.操作简单，无需复杂的前处理5.下列哪种化学测量技术最适合用于检测新鲜水果中乙烯气体的浓度，以判断其成熟度？（）A.气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）B.气相色谱-质谱联用（GC-MS）C.便携式电化学传感器D.傅里叶变换红外光谱（FTIR）6.使用离子选择性电极（ISE）测定农产品（如水果汁）中钾离子浓度时，为了减小液接电位和干扰离子的影响，常采用（）。A.标准加入法B.离子强度调节缓冲液（ISAB）C.选择性电极D.使用参比电极7.为了定量检测农产品中的痕量重金属（如铅Pb²⁺），以下哪种前处理技术通常具有较好的富集效果和较低的背景干扰？（）A.水蒸气蒸馏B.固相萃取（SPE）C.直接进样D.沉淀法8.在建立农产品中某种成分的化学测量方法时，确定该方法的检出限（LOD）主要目的是（）。A.评价仪器的精密度B.确定该方法能够可靠检测的最低浓度C.比较不同分析方法之间的复杂度D.确保样品中该成分的含量远高于LOD9.表面增强拉曼光谱（SERS）技术能够显著提高拉曼信号强度，其基础是（）。A.利用特殊材料对拉曼光的自然吸收B.利用光纤放大拉曼信号C.金属纳米结构表面的等离子体共振效应D.增加激光器的功率10.将化学测量技术与生物分子（如酶、抗体）结合制备生物传感器，其主要优势在于（）。A.可检测非电活性物质B.通常具有极高的选择性和灵敏度C.成本低廉，易于制作D.可在极恶劣环境下工作二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填入横线处）1.化学测量技术在进行农产品质量检测时，除了追求高灵敏度外，通常还需要关注其______、______和稳定性。2.傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术通过测量样品对不同波数的______的吸收来获得分子结构信息。3.在农产品安全检测中，气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术常用于同时检测和鉴定多种______残留。4.利用近红外光谱（NIR）技术进行农产品品质快速无损检测时，通常需要建立基于______的预测模型。5.电化学分析方法具有______、______等优点，在开发便携式农产品检测设备方面具有广阔应用前景。6.对农产品样品进行前处理时，样品______和______是两个需要特别注意并尽量减小的影响因素。7.评价一个化学测量方法是否适用于农产品检测，除了灵敏度外，还应考虑其______、______和抗干扰能力。8.无损检测技术因其______、______等特点，在农产品质量控制和追溯中越来越受到重视。9.在使用标准曲线法进行农产品中某物质定量时，要求样品前处理过程不会引起待测物质的质量损失，即满足______条件。10.建立农产品中农药残留测定的质量保证（QA/QC）体系，至少应包含空白实验、平行样测定、______和加标回收率测定等关键环节。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述气相色谱法（GC）与液相色谱法（HPLC）在基本分离原理上的主要区别。2.简要说明为什么在农产品检测中，对测量结果的准确性和精密度都有较高的要求？3.简述酶抑制法生物传感器用于检测农产品中有机磷农药的基本原理。四、论述题（每题10分，共20分）1.针对农产品中某类不易挥发、热稳定性较差的农药残留，设计一个基于化学测量技术的检测方案，并说明选择该技术的理由以及需要考虑的关键问题。2.比较近红外光谱（NIR）技术和傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术在农产品质量检测中的应用特点，并讨论各自的优势和局限性。试卷答案一、选择题1.C解析思路：NIR技术基于分子中振转跃迁吸收近红外光，且特定波数与样品中某些基团的含量（如水分）存在密切的相关性，通过建立模型实现快速定量。2.C解析思路：标准加入法可以有效消除样品基质复杂度引起的系统误差，适用于成分浓度较高或基质效应明显的样品测定。3.A解析思路：红外光谱对水吸收强烈，而拉曼光谱受水吸收影响较小，这是拉曼光谱在潮湿样品检测中应用更广的主要原因之一。4.C解析思路：LC-MS/MS通过液相色谱进行复杂样品分离，再利用质谱进行高选择性和高灵敏度的检测，特别适合分析结构相似、数量众多的农残混合物。5.C解析思路：电化学传感器具有便携、快速、响应灵敏等特点，适合现场检测挥发性物质，如乙烯。6.B解析思路：ISAB通过调节样品和参比电极溶液的离子强度，使两个电极的液接电位和活度系数接近，从而减小液接电位和干扰离子的影响。7.B解析思路：SPE利用固相吸附剂选择性地富集目标分析物，同时去除大量干扰物，具有富集倍数高、背景低、操作快速等优点。8.B解析思路：LOD是方法能够可靠检测分析物的最低浓度界限，是评价方法灵敏度的重要指标，直接关系到检测的可行性。9.C解析思路：SERS利用金属纳米结构表面的局域表面等离子体共振（LSPR）效应，极大地增强拉曼散射信号。10.B解析思路：生物分子具有高度特异性识别目标分析物的能力，将其与测量技术结合可显著提高传感器的选择性，同时生物效应的放大也常带来高灵敏度。二、填空题1.选择性；重现性解析思路：除了灵敏度，方法的选择性（不干扰）和重现性（结果稳定）对于准确可靠的检测同样重要。2.红外光解析思路：FTIR通过测量分子对红外光吸收光谱来提供结构信息。3.农药解析思路：GC-MS是农药残留检测的常用技术，利用GC分离和MS鉴定。4.样品光谱数据库或化学计量学模型解析思路：NIR检测的是宽波段光谱，需要通过建立模型（如多元线性回归、偏最小二乘法等）将光谱与含量关联起来。5.灵敏；快速解析思路：电化学分析通常具有信号响应快、检测灵敏度高（特别是用于电活性物质）的优点。6.基质效应；干扰解析思路：复杂样品基质会吸收或散射光，干扰离子会与待测物竞争或抑制响应，均会影响测量结果。7.稳定性；线性范围解析思路：方法必须稳定可靠，且在一定的浓度范围内线性关系良好才能满足检测要求。8.无损；快速解析思路：无损检测不破坏样品，可实现快速检测，适合在线控制和品质监控。9.准确加和解析思路：标准曲线法要求样品矩阵效应、稀释效应等对分析物浓度的影响与制作标准曲线时一致，即满足准确加和条件。10.方法检出限（LOD）或定量限（LOQ）解析思路：空白实验控制本底，平行样评价精密度，加标回收评价准确度，这些都是QA/QC的关键组成部分。三、简答题1.简述气相色谱法（GC）与液相色谱法（HPLC）在基本分离原理上的主要区别。解析思路：GC利用物质在气相和固定相之间的分配系数差异进行分离，固定相为固体或高沸点液体涂覆在担体上，流动相为气体；HPLC利用物质在液相（固定相）和流动相之间的分配系数差异进行分离，固定相通常为填充在色谱柱内的固体颗粒，流动相为液体。GC适用于沸点较低、挥发性较好的化合物分离，HPLC适用于沸点较高、热不稳定、离子型或极性较强的化合物分离。2.简要说明为什么在农产品检测中，对测量结果的准确性和精密度都有较高的要求？解析思路：农产品安全关系到消费者健康，检测结果的准确性直接决定了是否存在风险。高精密度则保证了检测结果的可靠性和一致性，使得不同时间、不同地点或不同实验室的检测结果具有可比性，为有效的监管和贸易提供依据。低准确性和低精密度都可能导致误判，带来严重后果。3.简述酶抑制法生物传感器用于检测农产品中有机磷农药的基本原理。解析思路：有机磷农药能抑制生物酶（如乙酰胆碱酯酶AChE）的活性。酶抑制法生物传感器利用酶固定在电极表面，当含有有机磷农药的样品通过时，若存在目标农药，则农药会与酶活性中心结合，使酶失活。酶活性的降低导致其催化反应速率减慢或停止，从而改变电化学信号（如电流、电位等），通过测量信号变化来定量检测样品中有机磷农药的浓度。四、论述题1.针对农产品中某类不易挥发、热稳定性较差的农药残留，设计一个基于化学测量技术的检测方案，并说明选择该技术的理由以及需要考虑的关键问题。解析思路：检测方案设计：样品前处理：采用加速溶剂萃取（ASE）、超临界流体萃取（SFE）或QuEChERS（快速、均匀、干净、高效提取和净化）等方法进行提取，可能需要结合净化步骤（如固相萃取SPE柱）。仪器分析：选择液相色谱-串联质谱联用（LC-MS/MS）技术进行分析。理由：LC-MS/MS适用于分离和检测复杂、热不稳定、沸点高的化合物，MS/MS通过二级质谱提供结构信息，选择性强，灵敏度高，特别适合检测痕量农药残留。关键问题：优化前处理条件以提高回收率和净化效果；选择合适的色谱柱和流动相体系以获得良好分离度；优化质谱参数（离子源、碰撞能量等）以获得最佳信噪比和选择ivity；建立可靠的质量控制体系（标准曲线、空白、平行样、加标回收等）；考虑基质效应的影响并进行补偿。2.比较近红外光谱（NIR）技术和傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术在农产品质量检测中的应用特点，并讨论各自的优势和局限性。解析思路：应用特点比较：NIR和FTIR都属于红外光谱技术，都可用于农产品检测。NIR通常使用光纤探头或成像系统进行快速、无损检测，速度极快（秒级），适合在线监控和大量样品筛选；FTIR通常使用透射或衰减全反射（ATR）方式，检测速度相对较慢（秒到分钟级），但通常仪器更灵活，光谱信息更丰富，适合实验室精确定量、成分鉴定和未知物分析。