应用衰减全反射红外光谱无损鉴别中国传统手工纸的方法研究

纤维种类鉴别是古代纸张保护的重要基础工作。探究中国传统手工纸的无损纤维鉴别的方法对中国古籍、档案及纸质文物的研究和保护具有重要意义。该研究应用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATRFTIR)对已知纤维成分的17类64种中国传统手工纸标准样品进行了无损分析,参考纤维素和木质素的红外峰位及部分纸样的X射线衍射(XRD)分析结果确认纸样中的所有红外谱峰归属;并采用分波段比较分析的方法对相似度极高的谱图进行比对分析,分别总结各类纸张在4000~1800、1800~1500、1500~1200和1200~600cm^(-1)四个波段的谱图特征;同时对4cm^(-1)精度的谱图进行二阶导数处理,分别总结各类纸张在1500~1200和1200~900cm^(-1)两个波段的二阶导数谱图特征;最后通过红外结晶指数及其他峰高和峰面积比值计算结果实现对纸类更细致的区分。应用上述方法对16个盲测样品进行了有效性测试,红外分析结果与显微纤维鉴别结果一致,初步证明了该方法在中国传统手工纸无损纤维鉴别上的可行性和有效性。实验结果表明,应用ATR-FTIR无损分析法可对麻、桑构皮、檀皮、瑞香皮和竹几大类原料的传统手工纸纤维类型作出快速而准确的鉴别,对于混料的宣纸也同样适用;但对于显微分析也难以鉴别的亲缘关系较近的植物原料如桑、构皮之间的精细鉴别仍有一定局限性。

黄芪结构地区差异性研究

为了对不同地区黄芪的差异性进行研究,采用中红外(MIR)光谱,一维MIR光谱、二阶导数MIR光谱开展对不同产地(甘肃、内蒙古、河北、山西、陕西)黄芪进行红外光谱研究,实验表明:黄芪的红外吸收模式主要包括:ν_(asCH_(2-黄芪))、ν_(sCH_(2-黄芪))、ν_(amide-Ⅰ_(-黄芪))、ν_(amide-Ⅱ_(-黄芪))、ν_(C=O_(-黄芪))和ν_(C-O_(-黄芪))。结果表明,MIR光谱可以快速开展黄芪结构差异性研究,并且二阶导数MIR光谱的谱图分辨能力要优于一维MIR光谱。拓展了MIR光谱技术在黄芪结构差异性的研究范围。

二阶导数光谱预处理在用FTIR/ATR方法定量测定葡萄糖-6-磷酸和果糖-6-磷酸中的应用

利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和衰减全反射（ATR）技术，建立了一种葡萄糖-6-磷酸（G6P）和果糖-6-磷酸（F6P）同时定量测量的方法。作为磷酸己糖异构酶（PGI）反应系的模拟，G6P-F6P-Tris混合溶液被作为定量对象，并通过采集组分浓度已知的G6P-F6P-Tris混合溶液的光谱来建立定标方法。分别用吸光度光谱或二阶导数光谱，并分别用G6P，F6P，Tris的主要吸收峰（1086cm^-1、1082cm^-1、1065cm^-1、1036cm^-1和978cm^-1）的数据或指纹领域（1200～900cm^-1）全段数据，共进行了4种模式的多元线性回归分析，比较各种模式下浓度的预测值与实测值的相关系数、平均相对误差和交叉检验均方误差（RMSECV值）。结果表明，采用二阶导数光谱比采用吸光度光谱所得到的预测值具有更高的精度，而采用指纹领域全段数据比采用G6P，F6P，Fris主要吸收峰的数据所得到预测值具有更高的精度。

磨盘柿可溶性固形物的可见/近红外漫反射光谱无损检测

研究可见/近红外漫反射光谱技术快速检测磨盘柿可溶性固形物的方法。在可见/近红外光谱区域(570～1848nm),对比分析不同数学建模算法、不同导数处理方法和不同散射及标准化处理的果实可溶性固形物定标模型。结果表明:应用改进偏最小二乘回归算法、一阶导处理和去散射处理所建果实可溶性固形物定标模型的预测性能较优,其定标交互验证相关系数(Rcv)和预测相关系数(Rp2)分别为0.8076和0.8085,定标交互验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.4546°Brix和0.4482°Brix。这表明,可见/近红外漫反射技术对磨盘柿可溶性固形物的快速无损检测具有可行性。

红外光谱在定量分析中的应用

本文对近十年红外光谱在定量分析中的应用进行了概述。偏最小二乘法,一阶导数、二阶导数等化学计量法在定量分析中得到了普遍的应用,反射、探针、漫反射等技术的发展拓宽了红外光谱定量分析的领域。固体、液体、气体均可计量的优势更加突出。实现了单一物质,二元或多元物质的定量测定。

近红外光谱结合PLSDA鉴别不同产地的川续断

目的:用近红外漫反射光谱法对不同产地的川续断进行鉴别,为川续断的质量评价提供一种新的方法和手段.方法:4个不同产地的川续断的近红外漫反射原始图谱经过多元散射校正(MSC)和二阶导数(SD)进行处理后,分别建立PLSDA模型.结果:所建立的PLSDA模型可以有效地对不同产地的川续断药物进行鉴别.结论:本方法可用于不同产地的川续断的鉴别研究.

近红外漫反射一阶导数光谱法作安体舒通质量控制研究

研究了近红外漫反射一阶导数光谱法作安体舒通粉末药品质量控制的可能性．用多变量统计分类技术（逐步聚类分析、主成分分析和逐步判别分析），从安体舒通粉末药品的近红外漫反射一阶导数光谱，成功地鉴别了真、劣和假药，结果令人满意．

近红外反射光谱学在岩石矿物研究中的应用 Ⅱ.快速测定地质样品中有机质

利用偏最小二乘法回归的多变量校正方式,建立了应用近红外反射光谱学方法无损快速测定各种地质样品中有机质的模型。设计了多重散射光校正、标准正常变量转换及导数光谱,扣除额外基线和重叠信号的影响,分离出与有机质含量有关的光谱信息。大多数地质样品的有机质近红外反射光谱估算结果与化学法符合。

硅氧树脂变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱研究

采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR),研究了硅氧树脂的一维红外光谱和二阶导数红外光谱。结果发现:聚硅氧树脂主要存在着CH3伸缩振动模式(νCH3)、CH3变形振动模式(δCH3)、CH3摇摆振动模式(ρCH3)、Si—O伸缩振动模式(νSi-O)和Si—C伸缩振动模式(νSi-C);同时,研究了温度对硅氧树脂分子结构的影响,拓展了变温ATR-FTIR技术在硅氧树脂材料热变性方面的研究范围。

葡萄糖漫反射近红外光谱研究

首先采用一维漫反射近红外(NIR)光谱开展了葡萄糖的结构研究,实验发现:葡萄糖一维漫反射NIR光谱包括3种红外吸收模式(ν1-一维,ν2-一维和ν3-一维).进一步开展了葡萄糖的二阶导数漫反射NIR光谱研究.选择不同的数量平滑点(包括:5个平滑点、9个平滑点、13个平滑点、19个平滑点、25个平滑点、37个平滑点、49个平滑点和149个平滑点)进行实验,结果发现:37个平滑点是适合的选择,而葡萄糖二阶导数漫反射NIR光谱包括4种红外吸收模式(ν1-二阶导数,ν2-二阶导数,ν3-二阶导数和ν4-二阶导数).研究葡萄糖一维漫反射NIR光谱和二阶导数漫反射NIR光谱的吸收频率及标准差,实验发现:葡萄糖二阶导数漫反射NIR光谱的谱图分辨能力及数据平行性要优于相应的一维漫反射NIR光谱.

高硼硅玻璃结构漫反射三级中红外光谱研究

分别采用漫反射一维中红外(MIR)光谱、漫反射二阶导数中红外(MIR)光谱及漫反射二维中红外(2D-MIR)光谱开展了高硼硅玻璃的结构研究.实验发现,高硼硅玻璃的红外吸收模式主要包括:Si-O键的不对称伸缩振动模式(νas_(Si-O)),Si-O键的对称伸缩振动模式(ν_(s Si-O)),Si-O键的弯曲振动模式(δ_(Si-O)),B-O键的不对称伸缩振动模式(ν_(as B-O))和B-O键的不对称变角振动模式(δ_(as B-O)).进一步研究了在时间扰动因素下,高硼硅玻璃主要官能团对应吸收峰变化的快慢顺序.该项研究拓展了漫反射三级中红外(MIR)光谱在重要的玻璃材料(高硼硅玻璃)结构的研究范围.

基于负二阶导数红外光谱的反式脂肪酸的快速测定

建立了基于负二阶导数红外光谱的反式脂肪酸的快速测定方法。以三反油酸甘油酯和三油酸甘油酯混合标样系列为校正集,使用带有水平衰减全反射(HATR)附件的傅里叶变换红外光谱仪采集校正集样品在1 050～900 cm-1波段范围的吸收光谱,求二阶导数,乘以-10 000,得负二阶导数谱(-2D-HATR-FTIR)。以970～960 cm-1波段范围的最大峰高为X轴,以三反油酸甘油酯含量为Y轴,构建定标方程为Y=0.348 8X-0.918 5,相关系数0.999 5。在0.5%～60%范围,验证集样品反式脂肪酸含量预测值与实际指定值显著相关,验证相关系数0.999 0,相对残差的绝对值小于10%,表明方法定标模型预测性能良好。方法检测下限达0.5%,改善了现有红外光谱法的灵敏度,适用于较低含量反式脂肪酸的快速测定。

ATR-FTIR二阶导数光谱法测定蜂蜜中果糖的含量

建立了ATR-FTIR二阶导数光谱直接测定蜂蜜中果糖含量的新方法。绘制果糖标准溶液的ATR-FTIR二阶导数谱,选择果糖的特征峰（965.8±1 cm-1）为定量峰,绘制果糖质量分数（ρ）与相应二阶导数谱特征峰高（h）的标准工作曲线,在果糖百分含量为0.20~0.60 g·m L-1范围内,两者的线性回归方程为h=-0.000 74ρ-0.000 02,线性相关系数r=0.991 8,方法检出限为0.041 g·m L-1。利用该方法测得蜂蜜样品中果糖的含量为27.45%,测定的相对标准偏差为3.2%,测定的加标回收率为96.0%~100.7%,测定结果与紫外分光光度法相近。

基于近红外漫反射光谱和PCA-SVM算法快速鉴别炉甘石

目的:利用主成分分析(PCA)和支持向量机(SVM)算法,建立炉甘石生品、伪品及炮制品的近红外漫反射光谱(NIRS)鉴别模型。方法:采集炉甘石生品、伪品及炮制品的NIRS,选取特征谱段,优选光谱预处理方法及最佳主成分数,建立PCA-SVM鉴别模型。结果:在7 500~4 000 cm-1谱段,以一阶导数法(FD)为最佳光谱预处理方法,PCA提取的光谱前5个主成分为最佳主成分,并经网格搜索算法确定惩罚因子c=0. 25,核函数参数g=8为最佳SVM内部参数,建立炉甘石PCA-SVM鉴别模型。该模型五折交叉验证准确率100%,且模型对训练集和测试集样品预测正确率亦均达100%。结论:基于PCASVM算法所建立的炉甘石NIRS鉴别模型预测准确率高,结合固体粉末漫反射技术无损、快速的优点,该模型可用于炉甘石生品、伪品及炮制品的无损、快速鉴别。

基于水平衰减全反射傅里叶变换红外光谱的食品中反式脂肪酸的测定

目的：建立基于水平衰减全反射傅里叶变换红外光谱的食品中反式脂肪酸的快速测定方法。方法：负二阶导数水平衰减全反射傅里叶变换红外光谱法（-2D-HATR-FTIR）。使用带有水平衰减全反射（HATR）附件的傅里叶变换红外光谱仪,采集三反油酸甘油酯标样在1050～900cm-1波段范围的吸收光谱,并求得负二阶导数谱。根据反式脂肪酸中孤立的反式双键在966cm-1处的特征吸收与混合标样中反式脂肪酸的含量符合比尔定律的原理,构建定标方程。根据定标方程测定食品样品中反式脂肪酸含量。结果：在试验条件下,定标方程为Y=3359.2X-0.6175,相关系数0.9997,检出限0.27%,回收率78.06%~112.65%。食品中反式脂肪酸含量最高接近50%。结论：建立一种新的快速测定食品中反式脂肪酸的方法,该法准确可靠,快速、简便,克服了现有红外光谱法灵敏度低的缺点,适用于食品中较低含量反式脂肪酸的快速测定。