13种易制毒化学品红外光谱快速定性分析

建立了可用于13种易制毒化学品快速定性鉴定分析的衰减全反射傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）方法。长期以来,由于缺乏定性判别依据,红外光谱法仅被用于快速定性筛查分析。为扩大红外光谱法在法庭科学领域的应用,本研究收集并分析了152份各类缴获麻黄碱样品,对匹配度系数法和特征吸收峰法这两种定性判别依据进行了考察和比较。麻黄碱样品与标准品的匹配度系数区间为0.437～0.981,整体趋势为纯度越高匹配度系数越高,但匹配度系数与纯度并不成线性关系,所以匹配度系数的阈值很难确定。特征吸收峰的挑选原则为在2 500~650 cm-1范围内挑选8个相对吸收强度较高且不受常见掺杂物干扰的吸收峰。当以全部特征吸收峰均检出为阳性检出依据时,152份麻黄碱样品的阳性检出率为98.7%。综合评价结果表明采用特征吸收峰法作为判别依据,专属性强、适用范围宽、定性结果准确可靠。确定了1-苯基-2-丙酮、3,4-亚甲基二氧苯基-2-丙酮、胡椒醛、N-乙酰邻氨基苯酸、邻氨基苯甲酸、麻黄碱、伪麻黄碱、3-氧-2-苯基丁腈、1-苯基-2-溴-1-丙酮、N-苯乙基-4-哌啶酮、4-苯胺基-N-苯乙基哌啶、1-苯基-1-丙酮、N-甲基-1-苯基-1-氯-2-丙胺这13种易制毒化学品的特征吸收峰。采用基于特征吸收峰的ATR-FTIR法对易制毒化学品进行快速定性鉴定分析,将极大提高易制毒化学品定性检验的鉴定效率、降低检验鉴定成本。     

红外光谱在禁毒领域的应用前景

极大提高检验鉴定效率、大量降低检验鉴定成本、对涉毒案件中缴获的可疑物品进行快速定性和定量分析是一线禁毒执法人员的需求,也是毒品实验室检验鉴定技术人员的迫切愿望。红外光谱法具有样品前处理简单、测试速度快、检测成本低,绿色环保等优点。近期国家毒品实验室发布了首个采用中红外光谱法对常见毒品、易制毒化学品和非药用类麻醉药品和精神药品(已列管新精神活性物质)进行定性分析的系列技术规范,并建立了可用于甲基苯丙胺、海洛因和氯胺酮快速定量分析的近红外光谱法。这不仅仅是简单地增加了一种鉴定方法,而是能够改变传统送检、鉴定模式的一种技术应用革新。红外光谱法在禁毒领域的普及和推广使用将极大提高我国禁毒领域定性和定量鉴定工作的工作效率、降低鉴定成本。     

红外吸收光谱法快速分析甲基苯丙胺毒品中的添加成分

本文初步建立了甲基苯丙胺毒品中添加成分的红外光谱快速分析方法。将甲基苯丙胺毒品与淀粉、葡萄糖、咖啡因、非那西汀等按一定质量比例混合,然后利用傅里叶变换红外光谱仪进行红外光谱分析,得出红外光谱图。由于各种成分均有其特征的红外吸收,因此通过其特征吸收可以区分甲基苯丙胺毒品中所添加的成分,同时,通过吸收峰的强度可以大致判断添加成分的含量范围。红外光谱法不需要进行样品的前处理,具有快速、无损的特点。应用于实际案例中,获得了理想的结果。     

彝药包谷七和见肿消的红外光谱

采用傅里叶变换红外光谱法测定彝药包谷七和见肿消的红外光谱图。分析比较了两种彝药在红外光谱图上的异同,结果表明,两种样品在红外光谱图上的吸收峰的峰形、吸收位置和强度均有差异,不同样品的特征吸收峰明显,通过分析红外光谱,为彝药的识别、鉴定和药理分析提供了一定的科学依据。     

近红外光谱法与循环伏安电化学法联用进行葡萄酒品种溯源研究

提出一种将循环伏安电化学法和近红外光谱法联立,用PLS-DA的D-S证据理论融合二者信息进行葡萄酒品种溯源研究的方法。分别采集来自不同产区的三类不同品种的171个干红葡萄酒样品的循环伏安曲线和近红外透射光谱。用PLS-DA法分别建立循环伏安电化学法和近红外光谱法的判别模型,以此为证据;用两个证据的D-S合成规则实现近红外判别结果与循环伏安法判别结果的重新决策。融合后的结果为：多产区不同品种葡萄酒溯源模型的建模集准确率为95.69%,检验集准确率为94.12%;单一产区不同品种葡萄酒溯源模型的建模集准确率为99.46%,检验集准确率为100%;判别结果都比融合前单一循环伏安电化学法和近红外光谱法的判别准确率得到了提高。实验结果表明, 该方法具有较高的溯源识别准确度, 可以快速准确地对待测葡萄酒品种进行定性检测。     

基于ATR-FTIR的竹节人参的分析研究

采用傅里叶变换红外光谱仪的衰减全反射附件——OMNI采样器,对3种不同产地的竹节人参进行了红外光谱对比分析。结果表明,竹节人参中的红外光谱主要由皂甙类、多糖、氨基酸等物质的特征吸收峰组成。不同产地的竹节人参在1190—890cm-1区域的红外光谱吸收峰差异较显著,同时产地不同的样品其吸收峰强度亦有所不同。ATR-FTIR法简便、快速,可用于竹节人参的分析鉴别。     

中草药绞股蓝的傅里叶变换红外和拉曼光谱分析

利用傅里叶变换红外和拉曼光谱法直接、快速地测定了中草药绞股蓝样品 ,并对所测样品的红外、拉曼光谱图进行比较。结果表明 ,红外光谱图中各吸收峰位置与拉曼光谱图中各散射特征峰位置相对应 ,其关系互补。采用傅里叶变换红外和拉曼光谱分析法 ,对中草药绞股蓝的成份研究和特征波谱的鉴别 ,能为合理利用绞股蓝资源和寻找绞股蓝新的有效成分提供依据     

HPLC-ESI-MS和FTIR方法鉴别不同产地中药肉苁蓉的研究

采用HPLC-ESI-MS和傅里叶红外光谱法对五种不同产地中药肉苁蓉进行了分析,采用HPLC-ESI-MS检测了中药肉苁蓉中荒漠肉苁蓉苷A、松果菊苷、毛蕊花糖苷、异毛蕊花糖苷、2’-乙酰基毛蕊花糖苷、荒漠肉苁蓉苷C、管花苷B七种有效成分的含量。采用傅里叶红外光谱法,以五种药用植物样品的红外指纹图谱为依据,计算出所测样品的共有峰率和变异峰率。建立了五种药用植物的共有峰率和变异峰率双指标序列。结果显示两种方法对药材评价结果基本一致。采用傅里叶变换红外光谱法亦可区分肉苁蓉的常见伪品锁阳。HPLC-ESI-MS具有高通量、高灵敏度、分析快速等优点,可以通过主要化学成分含量的测定对肉苁蓉进行质量评价。傅里叶红外光谱法可以对样品进行无损处理,不需要对药材进行复杂的提取分离过程即可获得肉苁蓉红外光谱特征,其光谱的吸收峰强度与峰形是各种官能团互相作用的结果,是肉苁蓉多组分红外光谱的叠加。我们能从整体水平分析谱图特征峰,具有分析速度快,重现性好,非破坏性和样品量小,制样简单,专属性强,节约成本,保护环境等优点,符合中药向综合分析和整体分析的发展趋势。HPLC-ESI-MS和傅里叶红外光谱法联合应用,两种方法互为补充,为鉴别中药的真伪,探讨中药质量评价提供了一种新方法。     

四种黑檀心材的红外光谱差异化与聚类分析

利用红外光谱结合模式识别和二维相关光谱对乌木、东非黑黄檀、风车木和成对古夷苏木四种黑檀硬木心材进行鉴别和聚类分析。红外光谱显示四种木材中的主体成分为纤维素（特征吸收峰位置在~1 370, ~1 158, ~1 034和~895 cm-1附近）、木质素（特征吸收峰位置~2 935, ~1 510, ~1 462和~1 426 cm-1附近）和草酸钙（特征吸收峰位置~1 615, ~1 318和~781 cm-1附近）。三种主体成分在四种木材红外光谱之间的相对峰强度H表明：乌木和东非黑黄檀中木质素含量较高,风车木中草酸钙含量较高,成对古夷苏木中含有一定量的脂类成分。根据红外光谱的差异性选取不同的波段,优选计算参数,分别对四种硬木心材进行相关系数判别分类和SIMCA聚类分析。相关系数判别分类模式识别中,成对古夷苏木中有一个样本未得到有效的验证,但是其余三个木材样品均得到了有效验证。SIMCA聚类模式识别中,四种木材心材之间的识别率、拒绝率和验证率都达到100%,说明不同木材之间没有重叠区域,可以完全的区分识别。二维相关红外光谱中,乌木与东非黑黄檀在升温过程中纤维素的C—O和C—C基团对温度敏感性较高,风车木中草酸钙热敏性较高,成对古夷苏木中木质素的热敏性高于纤维素。红外光谱结合聚类分析和二维相关红外光谱,不仅可以对木材主体成分进行的定性和相对含量的分析,在完善聚类模型基础上还可以对木材种类进行快速、有效的分类模式识别。     

近、中红外光谱法融合判定葡萄酒产地

葡萄酒带有浓厚的葡萄原产地地域特点与个性,快速准确地判别葡萄酒原产地具有重要意义,感官评定的方法存在一定的局限性。提出用贝叶斯信息融合技术将葡萄酒样品的近红外透射光谱及中红外衰减全反射光谱联立进行葡萄酒原产地判别的方法。分别用近、中红外光谱仪采集来自中国四个不同葡萄主栽产地(河北怀来、山东烟台、甘肃、河北昌黎)的153个葡萄酒样品的近红外透射光谱和中红外衰减全反射光谱,然后用偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)分别建立基于近红外光谱和中红外光谱的葡萄酒产区判别模型;该模型输出的节点值归一化后作为所有样品分属每一类别的先验概率,代入Bayes判别公式得到后验概率,根据此概率判断样品的新类别属性,即用贝叶斯信息融合技术实现了两种判别结果的修正决策。近红外和中红外融合后的模型结果为：十次随机划分建模集和检验集,四产区葡萄酒判别模型建模集的平均准确率由78.21%(近红外)和82.57%(中红外)变为融合后的87.11%,检验集平均准确率由82.50%(近红外)和81.98%(中红外)变为融合后的90.87%,均优于单独采用一种光谱技术的判别结果。实验结果表明：信息融合技术有助于模型判别效果的提高,采用近、中红外光谱的贝叶斯信息融合技术对葡萄酒原产地进行快速识别是可行的。     

多区间主成分交互验证法用于气体光谱定性分析

提出了一种多区间主成分交互验证法.该方法根据目标气体的光谱特征吸收峰,在全光谱范围内划分出多个特征波数区间,同时,对单组分气体构成的参考光谱矩阵在划分出的特征波数区间内做主成分分析,依据特征波数区间内累计贡献率大于99%的主分数和单组分气体在特征区内光谱最大值的排序,识别出目标气体可能含有的组分,再提取这些可能组分的特...     

一种危险液体混合物的拉曼光谱定性定量识别方法

危险液体混合物的拉曼光谱定性定量分析一直是现场应用难点,为解决该问题,分析了多种物质混合后拉曼光谱的峰位、峰值、峰型变化情况,选取拉曼光谱关键特征峰进行数学简化,构建了从混合物物质成分到混合物拉曼光谱的映射关系,该映射关系描述多种物质成分混合的混合物拉曼特征峰响应只和混合物中各成分本身拉曼特征峰响应以及各物质成分混合比例有关,各物质成分按混合比例贡献拉曼特征谱峰,共同形成最终的混合物拉曼光谱。由该映射关系求逆,可实现从采集到的混合物拉曼光谱计算出各物质成分的混合比例。基于此,设计了危险液体混合物成分定性定量识别方法,主要方法步骤包括,首先进行拉曼光谱数据采集,然后进行拉曼光谱数据处理并获得拉曼特征峰,再进行测试样品与数据谱库标准品的正反向特征峰匹配,如果正反向特征峰匹配系数都比较高,在满足一定阈值条件下,可认定测试样品是某种纯净物,如果不是纯净物,则进入混合物分析,通过拉曼光谱特征峰反向匹配系数筛选,确定混合物成分构成,混合物成分确定后再进行混合物成分比例计算,最终实现危险液体混合物定性定量分析。实验部分,选定丙酮、甲苯、三氯甲烷、乙醇及其混合物进行实验验证,当混合物样品是丙酮、乙醇两种成分按3∶7比例混合时,经拉曼光谱识别方法计算,混合成分计算值是丙酮占比0.245 7,乙醇占比0.706 0;当混合物样品是甲苯、三氯甲烷两种成分按3∶7比例混合时,经拉曼光谱识别方法计算,混合成分计算值是甲苯占比0.323 4,三氯甲烷占比0.763 0;当混合物样品是丙酮、甲苯、乙醇三种成分按4∶3∶3比例混合时,经拉曼光谱识别方法计算,混合成分计算值是丙酮占比0.795 9、甲苯占比0.303 5、乙醇占比0.287 5,实验结果表明,当危险液体混合物成分是两种或三种成分混合时,混合成分计算值基本和实际值吻合,应用危险液体混合物的拉曼光谱定性定量识别方法,可较准确的从拉曼混合光谱中解析出各混合物成分以及各成分在混合物中的比例,可以判断混合物每个拉曼特征谱峰都来自于哪个成分或哪些成分拉曼特征谱峰的混合,谱图解析结果良好,对危险液体混合物现场分析鉴别有较大应用价值。     

红外指纹图谱结合系统聚类分析法在海洛因同一认定中的应用初析

文章利用傅里叶变换(FTIR)红外光谱法首次结合化学计量学方法进行处理,对不同途径缴获的海洛因指纹图谱进行了系统聚类分析,结果表明,聚类分析技术可对不同途径缴获的海洛因进行了鉴别,该法简便、快速、准确,为海洛因同一认定提供了一种新的方法。     

基于FTIR光谱技术对可生物降解材料中添加PE/EVA组分的定性定量分析

以海南禁塑名录(第一批)中禁用不可降解塑料聚乙烯(PE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为目标物,按不等质量梯度分别与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)等可生物降解聚合物熔融共混,进行复合物中PE和EVA的定性定量分析研究,以期为市场监督禁塑组分的违规添加提供数据。傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合聚类分析,对PE-PBAT、 EVA-PBAT、 PE-PLA和EVA-PLA二元共混体系中的68个自制样品进行目标物鉴别及定量分析。结果表明,将所有光谱数据采用化学计量法分析研究,其聚类分析法可将样品分为3类,全波段下A=14,R²X(cum)=0.997,Q²(cum)=0.992。FTIR解析以峰形和峰位置筛选定性特征峰,以峰强变化筛选定量特征峰,其中PE-PBAT和EVA-PBAT体系有定性特征峰2 918和2 850 cm^-1,定量特征峰2 918, 2 850, 1 714和727 cm^-1; PE-PLA体系有定性特征峰2 918, 2 850和718 cm^...     

鱼翅干制品品质的ATR-FTIR鉴别研究

采用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱法(ATR-FTIR)对64份鱼翅干制品(包括真鱼翅、仿鱼翅和素鱼翅)及明胶增重真鱼翅干制品进行快速无损检测鉴别。实验比较了上述四种样品的特征红外光谱图,结果显示,同一种样品的红外光谱具有较好的稳定性;四种鱼翅干制品的红外光谱图存在明显的差异,主要表现在蛋白质酰胺Ⅰ和Ⅱ峰(1 650, 1 544 cm-1)和多糖骨架(1 050 cm-1)等营养成分吸收峰的差异。真鱼翅样品由于蛋白质含量高、多糖组分含量较低,故其红外光谱图主要呈现强度较高的蛋白质特征吸收酰胺Ⅰ和 Ⅱ峰(1 650, 1 544 cm-1)与较弱的多糖骨架C—O—C伸缩振动峰(1 050 cm-1),前者峰面积和(A_pro)与后者峰面积和(A_pol)的比值(A_pro/A_pol)范围为5.58～25.38。仿鱼翅样品是由鲨鱼的边脚料、胶体及其他一些物质混合、压模而成的,其他添加物质导致减弱了蛋白质特征吸收酰胺Ⅰ和Ⅱ峰的强度,也使酰胺Ⅰ峰发生了约30 cm-1的蓝移,A_pro/A_pol范围为2.63～2.86。素鱼翅样品主要是由海藻酸钠等多糖类物质合成的,其红外光谱图上几乎不显示蛋白质的特征峰,而多糖的特征峰(～1 047 cm-1)表现明显,高于真鱼翅相应吸收峰的强度,A_pro/A_pol范围为0.60～0.72。真鱼翅样品涂覆明胶增重后,样品表面的红外光谱图显示蛋白质和多糖的特征峰均有所减弱,A_pro/A_pol值为1.16,而样品剖面的红外光谱图则与真鱼翅的谱图基本一致。可见,采用ATR-FTIR,利用样品间特征红外光谱图和A_pro/A_pol值的差异,可简便、快速、直观地实现鱼翅干制品品质的无损快速鉴别。     

不同产地中国沙棘的傅里叶变换红外光谱识别研究

采用傅里叶变换红外光谱结合二阶导数光谱对不同产地的中国沙棘进行识别研究。结果表明,不同产地中国沙棘的一维红外光谱在2 925,2 854,1 743,1 541和1 173cm~(-1)等处都有表征脂类、黄酮类和糖类成分的特征吸收峰。但因产地不同,各样本吸收峰的位置和强度均存在一定差异。此外,3 429~3 336cm~(-1)范围处以及1 744cm~(-1)附近处的吸收峰是识别不同产地中国沙棘主要特征峰;比较各产地中国沙棘的二阶导数红外图谱发现,1 030和1 516cm~(-1)的吸收峰能够进一步确认样本中的黄酮类化合物的存在。此外,各样本在1 711和1 476cm~(-1)附近的吸收峰以及1 689~1 515和1 400~1 175cm~(-1)处吸收峰的强度和位置均具有显著差异。一维红外光谱和二阶导数光谱的结合,可以为不同产地中国沙棘的识别分析提供科学数据。该方法快速、直观、简便,能够为不同产地中国沙棘的整体化学成分提供大量信息,有助于中国沙棘的整体质量控制以及有效成分定性分析研究。     

基于底物内标的蜂蜜中硝基呋喃妥因拉曼信号校正方法

针对表面增强拉曼光谱信号重复性欠佳的问题,利用实验室自行搭建的拉曼点检测系统,以蜂蜜中硝基呋喃妥因兽药为检测对象,探讨了基于蜂蜜固有内标的硝基呋喃妥因表面增强拉曼峰强校正方法。首先通过含不同浓度硝基呋喃妥因蜂蜜样品及硝基呋喃妥因标准品的拉曼光谱对比分析,确定739 cm-1处蜂蜜拉曼特征位移作为底物蜂蜜的内标峰,用比值法校正硝基呋喃妥因1 353和1 612 cm-1处拉曼特征峰强用于蜂蜜中硝基呋喃妥因定量分析。相同条件下分别采集了浓度为20 mg·kg-1的硝基呋喃妥因蜂蜜样品表面增强拉曼光谱30次,1 353和1 612 cm-1处硝基呋喃妥因特征峰强相对标准偏差（RSD）分别为11.515 6%和11.162 5%,利用739 cm-1处蜂蜜拉曼特征峰强作为内标分别校正1 353和1 612 cm-1处硝基呋喃妥因拉曼特征峰强后相对标准偏差分别降为4.852 6%和4.733 2%,显著提升了表面增强拉曼特征峰强的重复性和稳定性。因为仪器系统误差及表面增强过程中不可控因素引起的人为误差等对样品表面增强光谱中739 cm-1处蜂蜜特征峰强和1 353和1 612 cm-1处硝基呋喃妥因特征峰强的影响是完全相同的,所以通过内标比值法可以有效消除和减少拉曼信号稳定性和重复性差的问题。最后采集硝基呋喃妥因浓度范围为0.4~20 mg·kg-1的69个蜂蜜样品,基于硝基呋喃妥因1 353和1 612 cm-1处拉曼特征峰强和蜂蜜739 cm-1处拉曼特征峰强比值,分别建立了一元线性回归预测模型和多元线性回归模型,其中基于蜂蜜739 cm-1处内标校正硝基呋喃妥因1 612 cm-1处拉曼特征峰强的一元线性回归模型效果最佳,与校正前相比具有更高的精度和预测能力。该模型校正集决定系数（R2_C）和验证集决定系数（R2_Ｖ）分别为0.971 2和0.969 6,校正集均方根误差（RMSEC）和验证集均方根误差（RMSEP） 分别为1.115 1和1.242 2,相对分析误差（RPD）为4.306 0。结果表明,被测底物本身持有固有内标的样品可无需加入额外的内标物,简单用内标比值法可以有效消除仪器的系统误差以及表面增强剂与样品的混合时间等对拉曼信号强度的影响,显著提高了拉曼特征信号的重复性和稳定性,为表面增强拉曼光谱定量分析提供了技术参考。     

基于近红外光谱技术的钢结构防火涂料品牌鉴别方法研究

为了实现钢结构防火涂料在流通使用领域中不同品牌的现场快速鉴别,提出了一种用近红外光谱技术快速鉴别钢结构防火涂料品牌的方法。运用光栅扫描型近红外光谱仪器,通过近红外漫反射光谱获取不同品牌钢结构防火涂料的光谱曲线,并对光谱数据进行标准正态变量变换(standard normal variate transformation, SNV)、Norris二阶求导等优化处理。利用主成分分析法(principal component analysis, PCA)对钢结构防火涂料品牌进行聚类分析,前五个主成分的累积方差贡献率已达到99.791%,以PC1,PC2和PC3×10的得分值对所有建模样品在三维空间作图,对不同品牌的钢结构防火涂料具有很好的聚类作用。利用5个品牌的各25个样品建立校正模型,用余下5个品牌的各5个样品,共计25个样品进行外部验证,通过未知样品光谱的主成分得分值计算其与校正模型中每个品牌的马氏距离值,实现未知样品的品牌鉴别。建立的定性分析模型对未知样品的外部验证正确率达到100%。说明该分析方法能够快速准确的鉴别钢结构防火涂料品牌,并为市场规范提供技术参考。     

便携式近红外光谱仪对涤/棉混纺织物的快速无损鉴别

利用便携式近红外光谱仪对376个涤/棉混纺织物进行研究,利用定量分析模型中的偏最小二乘法(partical least squares,PLS)作为校正方法,结合涤/棉混纺织物中涤、棉含量设定的定性鉴别系数,建立了涤/棉混纺织物的半定量-定性分析校正模型。该模型对涤/棉混纺织物进行定性鉴别的同时得出其相对含量,分析结果具有半定量性质。在建模过程中,采用Savitzky-Golay导数法,消除噪声和基线漂移对光谱的影响,并研究了波段选择和不同预处理方法对定性校正模型的影响。纯棉的主要吸收峰位于1 400~1 600 nm,纯涤的主要吸收峰位于1 600~1 800 nm,随着涤或棉含量的增加,其相应的吸收峰强度增强,因此,建模波段以涤、棉主要吸收峰区间为基本波段,进行双向扩展,得到最佳波长区间1 100~2 500 nm(相关系数0.6,波点数934)。利用所建校正模型对验证集样本进行预测,结果表明,在1 100~2 500 nm处,预处理方法为Savitzky-Golay导数、多元散射校正与均值中心化相结合时,该模型评价参数较佳,其中RC(校正集相关系数)0.978,RP(验证集相关系数)0.940,SEC(校正标准差)1.264,SEP(预测标准差)1.590,样品预测正确率达93.4%。表明该定性分析校正模型能够较好地对涤/棉混纺织物进行半定量-定性预测。