光譜學分析范文

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第1篇

英文名稱：Spectroscopy and Spectral Analysis

主管單位：中國科學技術協會

主辦單位：中國光學學會

出版周期：月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1000-0593

國內刊號：11-2200/O4

郵發代號：82-68

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1981

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

SA 科學文摘(英)(2009)

SCI 科學引文索引(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

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中文核心期刊(1996)

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期刊簡介

第2篇

[關鍵詞]近紅外光譜分析技術 牛奶 化學分析 應用

中圖分類號：TS207.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0258-01

近紅外光具體指波長在780-2526nm范圍內的電磁波，近紅外光譜分析技術則是光譜測量技術同化學計量學的有機結合。近紅外光分析技術應用范圍不斷拓展，在食品行業中應用于調味品、酒制品、肉類等成分鑒別以及真偽鑒別，近年來其在牛奶制品化學分析中也得到了較為廣泛的應用。分析近紅外光譜技術在牛奶及其制品分析檢測中的應用，實施對牛奶及其制品的質量安全控制，有著重要的現實意義。

一、近紅外光譜分析技術原理

近紅外光譜分析技術是近幾十年來發展最為迅速的高新分析技術之一。我國從上世紀80年代開始應用近紅外光譜分析技術，并逐漸拓展到食品、農業、石化等多個領域，近紅外光譜是分子振動光譜倍頻與合頻吸收光譜，主要為X-H鍵吸收。由于不同基團（例如苯環，甲基等）所生成的光譜在吸收峰的強度以及位置上有差異性，結合朗伯-比耳吸收定律，光譜特征將鎖著樣品成分含量的變化而變化。近紅外光譜分析技術具體有以下幾個優點：傳輸性能良好，近紅外光在光導纖維中傳輸性能較好，能夠實現對生產工藝流程的在線檢測；檢測手段無損。近紅外光譜分析技術檢測不對樣品產生損傷，特別是在活體檢測上有著非常大的優勢；分析速度快捷。近紅外光譜分析技術不用對樣品進行預處理，對于樣品的測量通常在1分鐘之內可以完成，其分析速度較快，效率較高；綠色環保。近紅外光譜分析技術在檢測中不對環境產生污染，因而其也被稱作綠色檢測技術。

二、近紅外光譜分析技術在牛奶化學分析中的應用

牛奶是由多種物質所組成的混合物，其具體包括真溶液、膠體懸乳液、高分子溶液以及乳濁液等。而牛奶成分中蛋白質分子、脂肪等對于近紅外光有著吸收作用，因而近紅外光譜分析技術在牛奶化學分析測定中能夠得到良好應用。近紅外光譜分析技術在牛奶制品上的應用主要體現在在線檢測與離線檢測兩個方面。在線檢測是指借助光纖探頭直接在生產線中對樣品進行檢測；離線檢測指用紅外反射儀對樣品杯或者試管中的樣品實施全反射檢測。其具體應用包括定性分析牛奶及其制品的產地來源與品種，以及定量分析牛奶及其制品的微生物與理化指標等。

1.在線檢測

牛奶生產過程中，因出廠產品一致化的要求，通常需要保證原料成分含量的一致性，而現實生產當中不能使生產停止來滿足在線檢測。近紅外光譜分析技術的應用則實現了對生產過程的實時監控。在線檢測中，利用近紅外光譜分析技術對牛奶成分中的蛋白、乳糖、脂肪、蔗糖以及水分進行測量，能夠取得良好的效果，可廣泛應用與鮮奶成品生產以及奶粉生產過程中的質量監控。并且如今近紅外光譜技術應用也已經拓展到了牛奶中病菌數以及牛奶體細胞數測定方面。吳靜珠等提出了建立包括不同種類奶粉樣品集中的脂肪、乳糖、蛋白等的紅外模型，并采取全譜分析結合模型優化的方法，簡化了近紅外技術在奶粉定量分析的步驟。劉蓉（2005）通過最小半球體積法以及半數重采樣法來對牛奶成分近紅外光譜實施奇異點剔除實驗，這兩種算法的有效結合有著快速簡單的特征，能夠適應牛奶成分等的在線檢測，可大大提升分析模型的精度與穩定性。朱俊平（2003）通過多元線性回歸法構建用近紅外光譜分析技術檢測兒童高鈣奶粉蛋白、乳糖、脂肪的測定模型。其近紅外法測定結果與標準法測定結果相一致。但總體來看，目前近紅外光譜分析技術在牛奶及其制品在線檢測中的應用尚停留在實驗室的階段，要真正實現牛奶及其制品生產的在線檢測還需要做更多的工作。

2.離線檢測

營養成分檢測。牛奶制品營養成分檢測主要是指利用近紅外光譜分析技術對牛奶中的蛋白質、乳糖、脂肪等營養成分進行快速定量的分析。聯邦德國的R.T.Carl早在1991年就利用近紅外光譜分析技術以及偏最小二乘法分析牛奶中的脂肪含量，結果也表明利用近紅外光譜分析技術分析牛奶中脂肪含量是非常可行的。

摻假物質鑒別。牛奶制品中有許多摻假物質，例如植物蛋白、植脂末、乳清粉乃至三聚氰胺等。奶制品摻假成分檢測主要依賴傳統方法，而近紅外光譜分析技術的應用也能夠起到有效作用。韓東海（2006）具體應用近紅外光譜分析技術來鑒別純牛奶中的還原奶，結合判別分析方法構建起還原奶鑒別模型，并利用偏最小二乘法構建起原料奶的ph值以及酸度預測模型，具體誤差

致病菌分析。李守軍（2007）對利用近紅外光譜技術檢測牛奶中致病菌方法進行了分析。具體采用最小二乘法、余弦相似度聚類等方法建立利用近紅外光譜檢測原料乳大腸桿菌、總菌落數的模型，結果表明能夠在50分鐘內完成，可有效預測原料乳大腸桿菌以及總菌數。

三、近紅外光譜分析技術應用展望

我國的奶制品質量水準在食品市場中一直備受關注，牛奶產品的質量也一直是弱項，例如我國奶粉產品質量與西方國家有著巨大差距。究其原因，在于生產監控以及原材料質量控制上的差距。近紅外光譜分析技術有著準確、快速、便捷等特性，得到了越來越廣泛的應用。而這項技術在牛奶及其制品中的應用，則能夠更有效地實施對牛奶制品的質量監控。其對于提升生產質量控制，降低生產成本等發揮著重要的作用。但同時，目前近紅外光譜技術在牛奶分析檢測中的應用仍存在著諸多問題有待解決：牛奶為多分散體系，由于測量條件以及測量方法等諸多因素影響，測定結果的準確率有待提升，因而需要開發專用的數學模型以及相關配件來提升檢測精確度；近紅外光譜分析技術定性與定量分析的關鍵因素在構建準確的校正模型，因而需要進行多種建模方法的對比來獲取最優化的模型；此外，近紅外光譜分析技術雖然分析成本較低，但其儀器本身較為昂貴，對于我國一些牛奶加工企業、牛奶養殖場所以及牛奶收購站而言，缺乏經濟實力與生產規模。因而需要開發出更簡便，價格更低的近紅外儀器，拓展其在牛奶檢測中的應用范圍。

結束語

總而言之，近紅外光譜分析技術有著簡便、快速、綠色等特征，隨著我國乳制品工業的快速發展以及社會對于乳制品質量的關注，近紅外光譜分析技術有著廣闊的應用前景。目前我國乳品市場質量安全方面仍然存在著諸多問題，新形勢下，我們應當進一步加快對近紅外光譜分析技術在牛奶化學分析應用的研究，促進其在乳品生產檢測中的高效應用，從而提升我國乳制品的質量安全水平。

參考文獻

[1] 鄒強.近紅外光譜技術在奶酪品質評價中的應用[J].光譜學與光譜分析，2011，10.

第3篇

關鍵詞：近紅外光譜　化學計量學　 中藥材

我國中藥資源豐富，應用歷史悠久。然而由于我國中藥生產工藝及質量控制技術水平較低，嚴重制約我國中藥產業現代化的發展。隨著現代科學技術的發展，藥物分析方法己經從傳統的化學分析發展到儀器分析階段，紫外可見分光光度法、薄層掃描色譜法、電泳法、氣相和高效液相色譜法及各種聯用分析技術等己經應用到中藥材分析中。但這些方法都需要經過復雜的樣品準備和預處理，測定成本高且效率較低，因此難以用于中藥產品及其生產過程的快速分析。

近年來國際上提出了一種全新的藥物非破壞快速分析法，該法是將化學計量學同近紅外（NIR）光譜分析法相結合而形成的新技術。由于NIR光譜分析法操作簡便、快速、能非破壞的對各種樣品進行快速、精確的分析，加之分析儀器的數字化和化學計量學的發展，運用化學計量學方法已能很好的解決光譜信息的提取及背景干擾方面的影響。因此，NIR光譜在制藥工業中的應用日趨廣泛。隨著中藥產業現代化進程的逐步加快，NIR光譜分析法被引入到中藥材分析領域，在中藥材鑒別和有效組分定量分析等方面取得了可喜的進展，顯示出NIR光譜分析技術在中藥材分析中具有廣闊的發展空間。

一、NIR技術簡介

近紅外光譜是人們發現最早的處于可見光和中紅外光之間的非可見光譜區域。許多有機物在該區域有著特征性吸收，且不同光譜波段的吸收強度與該物質的分子結構及濃度之間存在一定的對應關系。它的發現已有近200年的歷史，而近紅外光譜分析方法卻僅在最近這二十年間才得到了迅速發展和廣泛應用。特別是進入90年代后，現代近紅外光譜成為了發展最快、最為引人矚目的光譜分析技術，是化學計量學與光譜測量技術的有機結合，被譽為分析的巨人。而我國對近紅外光譜技術的研究及應用起步相對較晚，但逐漸受到關注，并在光譜儀器研制、配套軟件開發、基礎研究和應用等方面取得了豐碩的成果，并帶來了極好的經濟效益與社會效益。

二、常見的化學計量學方法

目前，在NIR 光譜分析中最常用的化學計量學方法為多元校正方法，主要包括：多元線性回歸、主成分分析、主成分回歸和偏最小二乘等。最近十幾年，包括人工神經網絡、遺傳算法和模糊邏輯系統等軟計算方法在化學中的應用得到了越來越多的關注。由于中藥材化學物質體系非常復雜，待分析的藥效成分多是混合體，如各種中藥制劑和天然藥物等。同時在中藥材質量控制中，由于中藥生產方式：提取、炮制、煎煮等對待測成分的影響，又存在著動態化學變化和新成分的生成，致使其內部有效成分復雜多變，難以闡明。所以，在實際的中藥材分析應用中，使用常規的NIR光譜多元校正建模或模式分類等方法往往不能取得理想的定性或定量分析結果，導致其成為阻礙中藥NIR光譜分析技術應用發展的瓶頸。為此，有必要進一步研究中藥材的NIR光譜計算分析方法學。

三、NIR技術在中藥材分析中的應用

中藥材分析包括定性分析和定量分析兩個方面。定性分析多為對中藥材及中成藥的真假鑒別、產地鑒別和來源鑒別。湯彥豐等[1]將近紅外漫反射光譜分析技術與人工神經網絡方法相結合, 對52種大黃樣品進行了測定和鑒別, 正確率可達96%。劉沭華等[2]采用近紅外光譜法結合近鄰法和多類支持向量機等模式識別技術對來自4個不同產地的269個白芷樣本和6個不同產地的350個野生和栽培丹參樣本進行了產地鑒別。劉荔荔等[3]采用傅立葉變換近紅外光譜結合聚類分析對7種紅曲霉屬真菌發酵制成的紅曲藥材進行了成功鑒別。

中藥材的定量分析主要指對中藥材有效成分含量的測定, 于曉輝等[4]將近紅外光譜技術與徑向基函數神經網絡相結合,對42種大黃樣品中的主要有效成分: 蒽醌類化合物、水溶性蒽甙類化合物、芪甙類化合物和鞣質類化合物進行了定量預測分析。朱向榮[5]應用近紅外光譜分析技術結合化學計量學方法, 成功的測出中藥清開靈注射液中間體總氮和梔子苷的含量。趙玉清等[6]采用近紅外光譜建立了偏最小二乘模型，實現了對黃芪提取液中總皂苷含量的測定。

四、展望

為了更好發揮近紅外光譜法在中藥領域的快速分析作用，拓展各種化學計量學方法的應用范圍，為其在中藥材分析中的應用打下一定基礎，當前必須進行中藥材近紅外光譜的化學計量學方法研究，特別是發展近紅外光譜非線性建模方法、特征光譜信息提取、化學信息模式識別以及模糊聚類分析等方法，發展形成中藥材快速分析新技術，實現中藥生產全過程質量監控，這對于推進我國中藥產業現代化進程具有重大理論意義和實際應用價值。

參考文獻

[1]湯彥豐, 張卓勇, 范國強 光譜學與光譜分析 2004, 24 (11): 1348-1351

[2]劉沭華，張學工，周群，光譜學與光譜分析 2006，26（4）∶629-632.

[3]劉荔荔, 邢旺興, 賈暖, 林培英, 必鶴鳴, 吳玉田 第二軍醫大學學報2002，23（11）:1230-1232

[4] 于曉輝, 張卓勇, 馬群, 范國強 光譜學與光譜分析 2007, 27 (3): 481-485