In this work, qualitative as well as the quantitative study of nutritional and trace toxic metals in various dry milk powders (local and branded) available in Pakistan was accomplished by calibration free-laser induced breakdown spectroscopy (CF-LIBS). To analyze the optical emission spectra, a pulsed Nd-YAG laser was utilized to produce micro-plasma on the surface of samples. The emitted light was acquired with a dedicated spectrometer for subsequent analysis and quantification of the species in the target. Ca, K, Mg, Na, P, Zn, Al, and S were identified as nutritional elements, while Cd, Cr, Cu Mn, and Ni as heavy metals. Our LIBS system was optimized by parametric dependence study. The average plasma temperatures were estimated using Boltzmann plot method for all types of milk powder between 8000 and 95,000 K. The electron number density was determined from the Stark broadened line profile of balmer hydrogen line (H-alpha) between 1.12 × 1017 cm−3 and 1.61 × 1017 cm−3. The emission lines used in CF-LIBS were characterized for the effect due to phenomenon of self-absorption but were found insignificant. Furthermore, the concentrations determined using CF-LIBS were compared to the abundance of identical (duplicate) dry milk powder samples obtained using a standard analytical tool like inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy. Both the results were in outstanding harmony. Our study showed that LIBS is a powerful and rapid approach to quantify the chemical concentrations of food products.

中文翻译：

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使用激光诱导分解光谱法检测巴基斯坦可用干奶粉中的营养成分和有毒元素

在这项工作中，通过校准自由激光诱导击穿光谱 (CF-LIBS) 完成了巴基斯坦各种奶粉（本地和品牌）中营养和痕量有毒金属的定性和定量研究。为了分析光发射光谱，利用脉冲 Nd-YAG 激光在样品表面产生微等离子体。发射光是用专用光谱仪采集的，用于随后分析和量化目标中的物质。Ca、K、Mg、Na、P、Zn、Al 和 S 被确定为营养元素，而 Cd、Cr、Cu Mn 和 Ni 为重金属。我们的 LIBS 系统通过参数相关性研究进行了优化。对于 8000 到 95,000 K 之间的所有类型的奶粉，使用玻尔兹曼图法估计平均血浆温度。电子数密度由 1.12 × 1017 cm-3 和 1.61 × 1017 cm-3 之间的巴尔默氢谱线 (H-alpha) 的 Stark 加宽谱线轮廓确定。CF-LIBS 中使用的发射线由于自吸收现象而被表征为效应，但发现不显着。此外，将使用 CF-LIBS 确定的浓度与使用标准分析工具（如电感耦合等离子体发射光谱）获得的相同（重复）奶粉样品的丰度进行比较。两个结果都非常和谐。我们的研究表明，LIBS 是一种量化食品化学浓度的强大而快速的方法。CF-LIBS 中使用的发射线由于自吸收现象而被表征为效应，但发现不显着。此外，将使用 CF-LIBS 确定的浓度与使用标准分析工具（如电感耦合等离子体发射光谱）获得的相同（重复）奶粉样品的丰度进行比较。两个结果都非常和谐。我们的研究表明，LIBS 是一种量化食品化学浓度的强大而快速的方法。CF-LIBS 中使用的发射线由于自吸收现象而被表征为效应，但发现不显着。此外，将使用 CF-LIBS 确定的浓度与使用标准分析工具（如电感耦合等离子体发射光谱）获得的相同（重复）奶粉样品的丰度进行比较。两个结果都非常和谐。我们的研究表明，LIBS 是一种量化食品化学浓度的强大而快速的方法。将使用 CF-LIBS 确定的浓度与使用标准分析工具（如电感耦合等离子体发射光谱）获得的相同（重复）奶粉样品的丰度进行比较。两个结果都非常和谐。我们的研究表明，LIBS 是一种量化食品化学浓度的强大而快速的方法。将使用 CF-LIBS 测定的浓度与使用标准分析工具（如电感耦合等离子体发射光谱）获得的相同（重复）奶粉样品的丰度进行比较。两个结果都非常和谐。我们的研究表明，LIBS 是一种量化食品化学浓度的强大而快速的方法。