二维相关红外光谱技术快速鉴别三七及其伪品

采用红外光谱法并结合二维相关红外光谱技术,对三七及其伪品姜黄、白术进行了快速无损的鉴别研究。在一维红外谱图上,三七及其伪品姜黄、白术中的黄酮成分、芳香成分和糖苷类成分的特征吸收峰均存在一定的差异。在1200~700cm^(-1)波数范围内,三七、姜黄均出现淀粉的特征峰,而白术没有显示淀粉的特征峰,根据各药材的红外光谱中淀粉的特征峰的相对强度,可判断三七中淀粉的相对含量要高于姜黄,而白术药材中不含淀粉。在二维红外谱图上,根据三者的自动峰的位置、数量和峰的相对强度的差异,可快速将三者鉴别出来。因此,常规红外光谱法和二维相关红外光谱技术相结合可实现三七的真伪鉴别。

基于二维相关红外光谱对pH值影响大豆分离蛋白二级结构含量的快速分析

为满足不同种类食品对大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)不同功能性的需求,本研究利用红外光谱快速采集70组不同pH值处理后SPI的数据,探讨pH值变化对SPI结构含量的影响。使用均值中心化、多元散射校正、标准正态变量变换和归一化算法对红外光谱数据进行预处理,基于二维相关红外光谱提取特征波段,再利用偏最小二乘(partial least square,PLS)法和算术优化算法-随机森林(arithmetic optimization algorithm-random forests,AOA-RF)建立不同pH值条件下SPI结构及含量的预测模型。结果表明,经均值中心化和多元散射校正结合处理后,α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲模型的相对标准偏差分别为1.29%、1.60%、1.37%、7.28%,两者结合对光谱数据的预处理效果最佳。预测α-螺旋和β-折叠含量最优模型为AOA-RF(特征波段),校正集决定系数为0.9350和0.9266,预测集决定系数为0.8568和0.8701;预测β-转角和无规卷曲含量最优模型为PLS(特征波段),校正集决定系数为0.9154和0.8817,预测集决定系数为0.8913和0.7843。本研究结果可为工业生产过程中产品质量快速检测和工艺条件控制提供理论支撑。

Solriamfetol的二维相关红外光谱分析

利用红外光谱及二维相关光谱进行了Solriamfetol进行了结构分析。检测Solriamfetol 20~150℃范围内(每隔5℃)的近红外光谱,结合红外光谱、二维相关光谱及相关文献,分析Solriamfetol分子内变化。观察分析了温度对Solriamfetol分子的羰基、脂肪胺基和酰胺基的氢键和自由基之间的影响,明确了因温度扰动,引起羰基氢键的断裂及变化规律,分析了胺基与酰胺氢键的不同,确定了不同分结构之间的变化先后顺序,并进行了红外峰的归属。联合使用二相关光谱,提高了Solriamfetol红外光谱的分辨率和可解释性。

氢氧化钠分子结构原位漫反射一维及二维漫反射中红外光谱研究

通过原位一维漫反射中红外(MIR)光谱开展了氢氧化钠分子结构研究。实验发现,氢氧化钠分子结构主要红外吸收模式包括OH基团伸缩振动模式(νOH-NaOH-_(一维))和OH基团面内摇摆振动模式(ρOH-NaOH-_(一维))。进一步开展了氢氧化钠分子结构的原位二维漫反射MIR光谱研究。采用原位漫反射一维及二维漫反射MIR光谱开展氢氧化钠结构研究,对氯碱工业具有重要意义。

基于二维相关近红外光谱的老陈醋醋龄鉴别

采用二维相关近红外光谱技术与判别分析(DA)方法相结合鉴别不同醋龄的老陈醋样品。选取5个醋龄共100个老陈醋样品,在室温下采集所有样品的一维近红外光谱。以醋龄作为外扰因素,构建各样品在1001~1830 nm波段范围的二维相关同步谱和异步谱,分析其二维相关谱图的光谱特征。基于二维相关同步谱的对角线数据(即自相关谱),建立不同醋龄老陈醋样品的判别分析模型,模型校正集的识别准确率为97.3%,预测集识别准确率为96%。研究结果表明,所提出的方法可提供随醋龄变化的更多光谱特征信息,为老陈醋醋龄快速鉴别提供一种精度高的分类模型。

基于红外光谱技术与变量选择算法的柴油纯度检测

为实现柴油纯度的快速检测,采用RS法、KS法和SPXY法对利用红外光谱技术所采集的柴油样本数据进行样本集划分,之后利用蒙特卡洛交叉验证法(MCCV)剔除异常样本,并采用无信息变量消除法(UVE)、竞争性自适应重加权采样法(CARS)、遗传算法(GA)和自举柔性收缩算法(BOSS)对全光谱变量进行优选,根据所选变量建立偏最小二乘(PLS)模型。结果表明:SPXY法划分样本后所建立的模型效果最好,其预测均方根误差RMSEP为0.0412,预测相关系数R_(P)为0.9921;经MCCV法剔除异常样本后,模型的RMSEP降低了4.85%,R_(P)提高了0.50%;经UVE法选择的变量所建立的PLS模型性能最好,其RMSEP可达0.0239,R_(P)可达0.9977,与全谱模型相比,RMSEP降低了39.03%,R_(P)提高了0.06%,变量减少率可达67.27%。

基于二缺位钨多酸化合物的二维相关红外光谱研究

通过水热法合成了一例新颖的稀土钨多酸化合物H_(26)(C_(2)H_(8)N_(2)H_(2))K(H_(2)O)[K(H_(2)O)Nd_(8)(H_(2)O)_(2)(W_(3)O_(12))(SiW_(10)O_(38))_(4)]·18H_(2)O 1。该化合物的不对称单元由两个[SiW_(10)O_(38)]^(12-)通过一个{Nd_(4)(H_(2)O)^(12+)}结构单元和W_(3)O_(12)连接而成。化合物1簇阴离子通过K离子连接成一维无限链,再通过氢键连接成二维平面结构。针对该化合物,做了一系列表征,测试了其二维相关红外光谱,并对其作了详细分析,结果说明化合物1簇阴离子振动偶极矩对磁场和温度的变化均有响应峰,2D-IR COS提供了一种结构表征新方法。

热微扰和磁微扰下二维相关红外光谱

二维红外光谱普遍应用于温度对蛋白质结构的影响和中草药鉴别等领域。我们课题组在X射线单晶结构分析的基础上,利用热扰动和磁微扰的二维IR-COS研究了化合物中在热微扰和磁微扰下的二维相关红外光谱与化合物结构的关系规律。为进一步研究化合物磁性机理、生物应用等方面提供理论和实验依据。

二维相关近红外光谱分析技术判别天然绿棉掺杂中的应用研究

以天然绿棉、染色绿棉、天然绿棉+50%染色绿棉、天然绿棉+30%染色绿棉等4组棉花为研究对象,采用近红外光谱技术结合二维相关光谱分析技术对天然绿棉中是否掺入染色绿棉进行判别。结果表明,4组绿棉在4 000~5 500 cm^(-1)波段范围内二维相关近红外光谱图在自动峰和交叉峰的出峰数目、位置及峰强上有明显的差异。这表明二维相关近红外光谱技术可以快速判别天然绿棉的掺杂,为天然彩棉掺杂的识别提供一种新的方法。

磷掺杂硼钒氧簇化合物的二维相关红外光谱研究

一个新颖的磷掺杂硼钒氧簇化合物[Li(H_(2)O)_(2)]_(2)[Cu(en)_(2)]_(3)[H_(2)en]_(2)[V_(12)P_(12)B_(6)O_(68)(OH)_(4)(H_(2)O)]·3(H_(2)O)1通过水热法合成,通过Li+连接成一维无限结构,再通过氢键连成三维立体结构。针对该化合物,通过二维红外相关光谱并作了详细分析,化合物1簇阴离子振动偶极矩对磁场和温度的变化均有响应峰,2D-IR COS提供了一种结构表征新方法。

基于近红外光谱技术的气体浓度检测研究

气体浓度在各领域分析中具有重要意义,由于在气体浓度检测过程中,受光谱维度的影响导致检测结果出现较大的误差,为了降低在测量过程中产生的不利影响,提出基于近红外光谱技术的气体浓度检测研究。通过去势-标准正态变换,校正近红外光谱基线。联合广义S变换和奇异值分解共同去噪近红外光谱,提升光谱质量。基于主成分分析提出偏最小二乘降维法用于降维近红外光谱。以朗伯比尔定律为基础,引入Lorenz线性拟合近红外光谱吸收谱线,采用梯度下降法直接拟合预处理近红外光谱吸收信号,计算得到最终气体浓度检测结果。实验结果表明,所提方法在检测甲苯、丙烷和丙烯气体浓度时,检测结果与实际气体浓度基本一致,有效降低了残差平方和与均方根误差,且检测时间低于2.3 s。

利用近红外光谱技术检测固定化脂肪酶酶蛋白含量

利用近红外光谱技术检测固定化脂肪酶的酶蛋白含量,在获得近红外光谱数据后,分别用一阶导数、二阶导数、标准正态变量变换和多元散射校正4种不同预处理方法进行处理,获得最佳的光谱处理方法为标准正态变量变换。利用连续投影算法、竞争性自适应重加权算法、无信息变量消除算法3种不同的波长筛选算法获得特征波长,在此基础上分别用偏最小二乘法、支持向量机回归和BP神经网络3种建模方法建立近红外光谱模型,最终获得最佳的建模方法为标准正态变量变换-支持向量机回归,在此建模条件下,模型决定系数为0.9894,模型均方根误差为0.3178,模型交叉验证决定系数为0.9764,模型交叉验证均方根误差为0.3816,相对分析误差可达6.51。

中红外光谱快检技术在浓香型原酒风味分析中的应用研究

本研究建立了一种快速、高效、无损检测浓香型原酒风味的检测方法。本研究采用中红外光谱快检技术结合偏最小二乘法(PLS)对浓香型原酒7个风味指标建立分析模型,并通过国标GB/T 10345—2007检测结果对模型效果进行评价,以验证中红外光谱快检技术在浓香型原酒风味分析中的应用性。结果表明:酒精度、总酸、总酯、乳酸乙酯、己酸乙酯模型效果较好,手工值和模型值误差范围分别在-0.46%~1.04%、-16.35%~10.16%、0.82%~9.23%、-12.14%~6.65%、-11.68%~19.45%之间,绝对误差小于10%的样本分别占比100%、96.92%、100%、95.38%、92.31%;己酸、乙酸乙酯预测模型结果较差,特别是己酸,手工值、模型值误差范围分别在30.51%~43.07%、-22.56%~17.37%之间,绝对误差小于10%的样本分别占比58.46%、72.30%。误差较大可能与样品整体区间范围较宽,中间缺失值较多,不够连续,且含量较低有关,但整体趋势与手工值一致,后续通过建模样本的增加,模型效果会得到提升。综上所述,中红外构建预测模型能够用于白酒样品的快速分析。

基于二维相关中红外光谱技术的邻苯二甲酸二丁酯检测研究

利用二维相关红外光谱技术对正己烷中常用塑化剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的浓度变化进行了检测研究。利用傅里叶变换红外光谱仪对溶于正己烷中的DBP进行检测,得到742,1 078,1 123,1 281,1 467,1 728,2 873,2 933和2 961cm^(-1)特征吸收峰。将红外光谱分为三个波段400~1 200,1 200~1 900和2 900~4 000cm^(-1),通过二维相关光谱分析技术得知在1 123cm^(-1)波段(苯环面外摇摆及O-—C—O单键伸缩运动)、1 728cm^(-1)(C—O双键的伸缩运动)、2 873和2 961cm^(-1)(CH3伸缩运动)以及3 436cm^(-1)(苯环C—H的面内伸缩运动)对DBP浓度变化比较敏感。结合红外光谱宏观指纹技术以及二维相关光谱分析方法,能够较准确的分析出正己烷中的DBP的浓度变化,为食品中塑化剂含量的检测以及研究塑化剂的迁移规律提供了新的思路和方法。

运用二维相关红外光谱分析技术研究芦丁的热微扰过程

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和二维相关分析(2D correlation analysis)技术研究了固态芦丁20℃～160℃的升温过程。实验结果显示,芦丁红外光谱的特征峰在红外图上随着温度升高变化不明显,说明实验中芦丁分子没有发生氧化反应。借助于二维相关分析.提高了谱图的分辨率,将芦丁分子中不同苯环的骨架振动峰在二维同步图上显示并区分开来。同时还揭示了芦丁分子内各官能团之间的相互作用,反映了在热微扰过程中这些基团之间的协同关系和变化的先后顺序。分析结果表明:芦丁分子中两个苯环,杂环的C=O及=C-O-C基团发生了相互作用。其变化的顺序是和含氧杂环相连的苯环,C=O,=C-O-C和含氧杂环相并的苯环。此结论与芦丁的氧化反应机理相一致。总之,二维相关红外分析可以作为研究芦丁热微扰过程中结构动态变化的一种新方法,也为芦丁在氧化过程中的机理研究提供了一个重要的理论依据。

二维相关红外光谱技术对不同冷藏温度的南疆骏枣品质分析研究

为研究不同冷藏温度的南疆骏枣品质组分信息变化,本文以南疆骏枣为研究对象,对骏枣样品采集一维近红外光谱,用2D-shige二维相关分析软件对所采集的近红外光谱进行二维相关分析。25℃、1℃、0℃、-1℃温度骏枣的同步谱自动峰数目分别为6个、5个、4个、3个。常温储存的骏枣最强峰7 173 cm-1表明总酸成分含量变化最大;1℃冷藏温度的蛋白质和维生素含量几乎无变化;0℃冷藏温度最强峰7 081 cm-1表明总酸成分含量变化最大;-1℃冷藏温度的3个自动峰表明总酸、总糖、水分的含量发生变化。结果表明:不同冷藏温度骏枣的二维相关光谱中自动峰的位置与数目不同,说明对冷藏温度微扰敏感的骏枣组分及各组分变化程度不同;与常温25℃储存相比,1℃、0℃、-1℃温度对南疆骏枣的冷藏效果较显著,这很好的证明了冷藏对保持骏枣的品质有重要的作用;获得了南疆骏枣的最佳冷藏温度为0℃。

温度扰动下氯化胆碱/丙三醇溶液的二维红外光谱研究

随着绿色化学的要求,更多科研工作者们致力于绿色环保的低共熔溶剂(DES)研究上。氯化胆碱类DES具有无毒无污染且容易制备的特性,已被应用于许多不同的领域。以氯化胆碱(Choline chloride,ChCl)和丙三醇(Glycerine,Gly)形成的DES为研究对象。对比ChCl,Gly和ChCl/Gly的红外光谱图,发现NC_(4)和O—H发生了红移以及特征峰的合并和消失,这些都表明ChCl/Gly通过N—H_(Ch)^(+)…Cl^(-)和Cl^(-)…H—O Gly的方式形成DES。为了探究不同温度下DES变化情况,以温度为外扰测试25~135℃下ChCl/Gly的红外光谱数据,对比这些数据发现不同温度下NC_(4)和O—H光谱峰的强度、宽度和位置都发生了一定程度的改变,但是这些特征峰都是宽峰具有重叠现象,很难通过一维光谱分析,采用二维红外光谱(2D-IR)可以对复杂溶液体系进行更好的图谱分析,探究其形成机理和分子间结构。对ChCl/Gly中NC_(4)和O—H特征峰随温度变化的数据进行2D-IR分析,获得动态变化顺序,推测溶液中不同的分子团簇。研究发现25~65℃时O—H在3539、3400、3380和3177 cm^(-1)有四个自动峰,NC_(4)也出现不同的自动峰,这些峰可归属于ChCl/Gly、ChCl/(Gly)2、ChCl/(Gly)3;在65~105℃时O—H在3539、3400和3380 cm^(-1)有三个自动峰,NC_(4)有相应的变化,这些峰可归属于ChCl/Gly和ChCl/(Gly)2;在105~135℃时O—H只在3380 cm^(-1)有一个强自动峰,NC_(4)也只出现一个自动峰,可归属于ChCl/Gly。通过2D-IR分析得出随温度上升溶液中分子团簇解离成更稳定的结构,为了验证这一结论和探究不同团簇分子间Cl^(-)作为桥梁形成N—H_(Ch)^(+)…Cl^(-)和Cl^(-)…H—O Gly具体连接方式。采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311G++(2d,p)理论水平上进行构型几何优化,计算出相关的热力学数据,证实了ChCl/Gly中不同分子团簇存在的可能性。研究表明2D-IR和密度泛函理论计算相结合,能够很好地用于分析DES中不同分子团簇随温度变化的规律,较好地解决了一维红外光谱在温度外扰下难以分析重叠峰和宽峰的问题。

基于二维相关近红外光谱技术测定辅料十二烷基硫酸钠

为了测定缬沙坦和辅料十二烷基硫酸钠共存样品中辅料的含量，配制成含有十二烷基硫酸钠含量为0．30％～5．88％的缬沙坦样品共35个。以十二烷基硫酸钠浓度为外扰，分别研究了十二烷基硫酸钠和缬沙坦共存样品的二维相关近红外光谱特征，分别选择随浓度变化大的区间4119-4216cm-1、4235～4273cm-1、4312-4351cm-1、4484-4676cm-1、5732～5828cm-1、8132～8323cm-1为光谱的建模区间，利用偏最小二乘方法建立定量预测模型。结果表明：模型的交叉验证决定系数为0．8670，交叉验证均方根误差（RMSECV）为0．804，预测均方根误差（RMSEP）为0．775，对未知样品集预测结果的平均相对误差为0.25％，这表明二维相关近红外光谱技术选择的波段建立的定量模型具有较好的预测效果。

七种不同产地仙鹤草原药材及提取物的红外光谱与二维相关红外光谱的分析与鉴定

采用红外光谱、二阶导数红外光谱以及二维相关红外光谱,对七种不同产地的仙鹤草原药材及其总鞣酸提取物进行了鉴别分析。仙鹤草原药材的红外光谱中出现了1 151,1 101,1 032 cm-1的淀粉特征峰,同时还出现了1 618,1 318,780 cm-1的草酸钙特征峰,说明在原药材粉末中同时有淀粉和草酸钙存在。原药材丙酮提取物中所含淀粉等基本成分大为减少,而总鞣酸等有效成分的相对含量增加,因此不同产地仙鹤草丙酮提取物的红外光谱中均出现1 711与1 447 cm-1的鞣酸特征峰。应用红外光谱、二阶导数红外光谱以及二维相关红外光谱技术,不仅可以提供仙鹤草主要化学成分的相关信息,还可以对不同产地的仙鹤草药材进行很好的区分。因此红外光谱法是考察中药资源的一种快速、准确、有效的方法。

二维相关红外光谱与奶粉的品质分析

采用红外光谱法 (FT IR)并结合二阶导数谱对几种奶粉产品进行了无损快速鉴别。结果表明 :不同脂肪含量的奶粉其最主要的差别直观地表现在 1 747cm-1对应的脂肪CO吸收峰强度的不同 ;同理 ,不同糖含量的奶粉红外谱图上的主要差别就体现在糖的特征峰带 ( 1 1 5 0～ 90 0cm-1)的强度上。最后 ,采用二维相关红外光谱法 ( 2D IR)对全脂奶粉和全脂甜奶粉进行了热扰动过程研究 ,发现由于糖类物质的加入 ,奶粉蛋白成分在常温下变得相对稳定。该法为研究奶粉的稳定性提供了一条新的途径。