FTIR/ATR光谱应用于甘蔗糖蜜锤度的快速测定

采用FTIR/ATR光谱,偏最小二乘法(PLS)和Savitzky-Golay(SG)平滑方法建立甘蔗糖蜜锤度的快速测定方法和光谱分析的优化模型。基于全谱4500—600cm-1,利用计算机算法平台,把483种SG平滑模式和1—40的PLS因子数任意组合分别建立PLS模型。根据预测效果,最优模型为原谱平滑,2、3次多项式类型,45平滑点数,PLS因子数为6,预测均方根偏差(RMSEP)、预测相关系数(rp)和相对预测均方根偏差(RRMSEP)分别为0.978%、0.902%和1.05%,预测精度很高,并且大幅度优于未做SG平滑处理直接用PLS建模的预测效果。从而表明,FTIR/ATR光谱能够应用于甘蔗糖蜜锤度的快速准确测定,SG平滑模式和PLS因子数的联合大范围筛选能够有效地应用于FTIR/ATR光谱分析的模型优选。     

不同预处理方法对苯丙酮尿症FTIR/ATR光谱筛查模型的影响

建立苯丙酮尿症的FTIR/ATR光谱筛查模型,比较基线校正、平滑、求导、傅里叶退卷积等光谱预处理方法对模型精度的影响。利用多模型共识偏最小二乘法(cPLS)建立干血片中苯丙氨酸浓度的校正模型,以相关系数(r)、预测均方根误差(RMSEP)、平均相对误差(MRE)和预测准确率(Acc)等指标,考察不同预处理方法对建模效果的影响。结果 一阶微分9点平滑处理方法效果最好。与原始光谱相比,模型的r,RMSEP,MRE和Acc分别从0.822 7,115.8,0.395和94.6改善到0.889 9,102.2,0.286和100。本方法直接快速、 不消耗试剂、 不产生污染,有望成为PKU大人群快速筛查的简便、 绿色新技术。     

多维标度线性回归技术应用于人体血清临床指标的FTIR光谱定量分析

人体血清临床指标是衡量人体健康和亚健康水平的重要因素之一,采用傅里叶红外(FTIR)光谱技术实现人体血清临床指标的多成分快速同时检测。提出利用多维标度法(MDS)对光谱变量进行降维,结合多元线性回归(MLR)技术,建立多维标度线性回归(MDS-MLR)模型,为血清四种临床生化指标(葡萄糖、低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、尿素)的定量分析优选光谱信息波长点,优化定标预测模型,结合移动平均法(MA)进行光谱预处理,得到良好的建模效果。通过检验集样品进行验证,检验相关系数均在0.9以上。结果表明,MDS-MLR方法具有人体血清临床指标FTIR光谱分析的应用潜力。FTIR技术结合MDS-MLR定量分析方法可以实现对人体健康和亚健康水平的快速评定。     

FTIR聚类分析法应用于菟丝子真伪的鉴别

采用水平衰减全反射傅里叶变换红外光谱法测定了菟丝子及其伪品的FTIR,从化学成分方面比较了正伪品之间的差异程度,并采用聚类分析法对菟丝子正伪品4个样品亲缘关系进行研究,FTIR聚类分析结果显示4个样品分为3组, 发现基于傅里叶变换红外光谱的聚类分析在反映菟丝子及其伪品化学组成差异程度上具有应用价值。所提出的方法可有效地应用于菟丝子的质量分析。     

岩藻多糖酶的FTIR光谱研究

通过海洋真菌LD8固态发酵获得岩藻多糖的粗蛋白,并进一步采用柠檬酸缓冲液浸提、丙酮沉淀和葡聚糖凝胶G-100层析,分离纯化至单一组分;利用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)及曲线拟合等技术研究了岩藻多糖酶的二级结构组成,增强因子为2.2,半峰宽为20.2 cm-1;为提高分析测定的准确性,对酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅲ带分别进行拟合归属。结果表明：根据酰胺Ⅰ带所获得的二级结构,α-螺旋占11.5%,β-折叠为58.6%,无规卷曲14.5%,β-转角15.9%;酰胺Ⅲ带所得二级结构,α-螺旋含12%,β-折叠含57.3%,无规卷曲含14.5%,β-转角含16.3%。因此可见,酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅲ带所对二级结构的分析是十分吻合的。在室温下,岩藻多糖酶的二级结构以β-折叠的含量占优势,约占58%,β-转角和无规卷曲次之,各占15%左右,α-螺旋含量较低,仅占12%。     

运用小波变换对遥感FTIR光谱进行信息提取

主要描述了如何利用小波变换技术,对一些强度较弱和混叠干扰的遥感FTIR光谱图进行信息提取。采用了墨西哥帽函数(Mexican hat function)小波,对三氯甲烷、丙酮的标准谱图及其两者混合物的遥感谱图信号进行了连续小波变换。结果发现,尺度越小,小波系数模的极大值点与突变点位置的对应就越准确。但小尺度下,小波系数由于受噪声影响,往往只凭一个尺度不能定位突变点的位置。相反,在大尺度下,对噪声进行了一定的平滑,极值点相对稳定,但由于平滑又会使定位产生偏差。因此,在用小波变换模极大值法判断信号突变点时,需要把多尺度结合起来综合观察。总之,小波分析技术能够较准确地、稳定地定位信号突变点,提取信息,并且具有平滑和放大有用信号的作用。对于非严重重叠的混合遥感光谱,根据对不同尺度下的小波变换系数的模极大值及其定位的分析,也可较好地识别谱图。     

MICRO—FTIR法研究人体大动脉硬化

本文用Ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ光谱法研究了人体大动脉硬化的不同阶段。结果表明，１７３５ｃｍ＾－＾１处代表脂类物质吸收的特征峰的强度随病情的不断恶化而增加。     

FTIR光谱结合曲线拟合研究萌发水稻种子

种子的萌发是种子生命历程中的主要组成部分之一,了解种子萌发过程中经历的生理生化变化,准确确定种子的活力,对农业生产很重要,因而,研究种子萌发有重要意义。采用傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合研究不同萌发程度的水稻种子,以探寻种子贮藏物质动员情况,对不同萌发时间的水稻种子进行傅里叶变换红外光谱、二阶导数光谱、二维相关红外光谱和曲线拟合研究。结果显示,原始红外光谱整体相似,光谱反映出水稻种子的主要贮藏物质为淀粉、蛋白质和脂肪;吸收峰强度比A_{1 659}/A_{1 019},A_{1 740}/A_{1 019},A_{1 157}/A_{1 019},A_{1 157}/A_{1 081}随萌发时间的增加而降低。814～1 000和1 028～1 340 cm-1范围内的二维相关红外光谱结果显示自动峰个数和最强自动峰的位置、强度随种子萌发时间的增加而变化,表明种子在萌发过程中糖类和蛋白质发生变化。二阶导数光谱在1 200～950 cm-1范围内出现七个峰,其中988 cm-1处的峰随萌发时间的增加向较高波数蓝移,而1 053和1 158 cm-1处的峰向较低波数红移,表明水稻种子在萌发过程中多糖的结构和含量可能发生了变化;在1 700～1 600 cm-1范围内出现九个峰,其中1 641和1 692 cm-1处的峰呈现随萌发时间的增加红移到较低波数的趋势,表明水稻种子在萌发过程中蛋白质的结构和含量可能发生了变化;在1 800～1 700 cm-1范围二阶导数光谱仅观察到1 712和1 744 cm-1处的两个峰,其中1 744 cm-1由脂类物质C═O伸缩振动引起,为脂肪的特征峰。为进一步研究水稻种子萌发过程中贮藏物质的具体变化,以二阶导数光谱确定的子峰位置和数目为依据,对原始红外光谱的1 200～950与1 800～1 600 cm-1区域进行曲线拟合分析。曲线拟合结果显示,随萌发时间的增加,多糖和蛋白质的相对含量总体上呈现下降趋势,脂肪的相对含量先降后升。研究表明,傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合可作为研究种子萌发的有效手段。     

MICRO－FTIR法研究人体大动脉硬化

本文用Ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ光谱法研究了人体大动脉硬化的不同阶段。结果表明，１７３５ｃｍ－１处代表脂类物质吸收的特征峰的强度随病情的不断恶化而增加。     

五种杂交玉米籽粒品质的FTIR光谱研究

为了研究傅里叶变换红外光谱在杂交玉米品质评定上的可行性,使用傅里叶变换红外光谱仪获得五种杂交玉米籽粒的光谱。1 776～952 cm-1范围内的光谱主要由蛋白质、淀粉和油脂的红外吸收带组成,淀粉的吸收带较为强烈,蛋白质和油脂的吸收带稍弱。该范围光谱中特征吸收带相互重叠,导致一些重要信息被掩盖。通过对1 776～952 cm-1范围内的红外光谱进行曲线拟合分析,发现1 051和1 548 cm-1吸收子峰的面积在1 776～952 cm-1范围内吸收带总面积中占的百分比与玉米籽粒中淀粉和蛋白质的含量存在着线性关系。研究结果显示傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合分析技术可用以分析杂交玉米籽粒中淀粉和蛋白质的含量,为玉米品质的快速评定提供一种方法。     

4种活血祛瘀类中药的红外光谱研究

傅里叶变换红外光谱研究活血祛瘀类4种中药材的指纹图谱,初步分析了4种药材共同的吸收峰及归属。通过比较各种不同活血祛瘀成分红外光谱的吸收峰,初步得出4种药活血祛瘀的生物活性可能与2928、1516、1375、1075、860、760、574、528cm^-1附近的吸收峰有关。     

人体血样吸收光谱的检测分析

生命科学是当今科学研究的一个重要领域,针对人体血液检测这一重要课题,采用光谱分析技术,提出通过对人体血清的吸收光谱特性进行分析,将其应用于疾病诊断这一国内外较少涉足的研究课题。比较了正常血样血清和异常血清的吸收光谱特性。研究发现,正常与异常血清在大部分波段上的吸光度都是相似的,但在278 nm附近吸光度有比较明显的差别;高血糖血清在285 nm处的吸光度与正常血清相比明显增强,并且峰值位置产生了一定的漂移,表现出吸收光谱在吸光度和峰值位置的异常;而高血脂血清在414 nm处有个较之正常血清比较明显的吸收峰。因此,通过比较光谱特性,为疾病诊断提供了一种血液分析的新方法。与已有的血液检测方法相比,所提出的血液光谱特性分析方法具有检测方便、分析简单、快速和易于推广等优点。     

一种标定新方法在FTIR定量分析中的应用

利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术可以对气体组分的浓度进行连续的在线定量分析。在定量分析过程中,对FTIR进行标定是非常重要的环节之一,直接关系到定量分析是否可以进行和定量分析的精度。本文提出了一种新的标定方法(称之为“积分法”),以CO、HCI和水蒸气为例完成的实验结果表明：这一方法与传统方法(标气法)相比具有许多优点,准确性和稳定性都很好;尤为重要的是,对于传统方法无法解决的常温下为液态的气体物质的标定问题,利用这一新方法可以迎刃而解,而且有很好的精度。     

遗传算法用于傅里叶变换红外光谱的定量解析

本文利用遗传算法对混叠的傅里叶变换红外光谱图进行了定量的解析。文中分析了最多包含了十个组分的大气有毒有机物（苯，四氯化碳，氯苯，硝基苯，苯酚，甲苯，甲醇，邻甲酚，间甲酚和对甲酚）的混合谱图，建立了适当目标函数，使用了自适应变异技术，讨论了交叉和变异概率对结果的影响。结果证明遗传算法有着极好的非线性特征。在适当的条件下，结果的相对误差小于1％。     

FTIR分峰拟合法定量分析精制煤沥青热转化过程的结构变化

精制煤沥青(QI＜0.2%)是制备煤系针状焦的原料,其热转化性质决定着所生产的煤系针状焦的质量。利用FTIR光谱及分峰拟合的方法考察了精制煤沥青在不同热转化温度下的结构变化。主要研究了芳香性指数(Iar)、支链化指数(CH₃/CH₂)、各基础官能团(C==O, C-O,芳环C==C)含量、芳环取代种类的变化情况。结果表明：精制煤沥青的Iar指数随着热转化温度的提高,逐渐变大,并且CH₃/CH₂指数逐渐增大,说明精制煤沥青热转化过程中支链的断裂形成活性位点是诱导芳香环增大的原因之一;随着热转化温度的升高,C==O含量由最初的26.25%降低为15.62%,芳环C==C含量由43.39%增加为51.28%,而C-O含量变化很少,说明C==O是诱导大分子芳环缩合反应的重要因素;精制煤沥青中芳环1H和3H含量随着温度升高逐渐减小,而4H含量逐渐升高,说明芳环取代逐渐减小,芳香性逐渐增加,与Iar分析结果相吻合。     

基于碘化银固定相的薄层色谱-红外光谱联用研究

在分析复杂混合物方面原位薄层色谱-红外光谱联用有巨大潜力,二者联用能够相互取长补短,极大地提高对复杂混合物的解析能力。但因固定相自身的红外吸收能够对样品的检测造成干扰,使该方法进展缓慢。实验应用对中红外光透明的碘化银纳米微粒作为固定相制备薄层层析板,并对碘化银薄层板的层析效果及原位红外光谱检测的可行性进行了初步的研究。通过正交设计实验法优化反应条件,制备出粒径为100 nm左右的碘化银颗粒;应用沉降-挥发法制备薄层层析板,实验表明该薄层板具备分离混合物的能力,且原位红外光谱检测结果表明碘化银作为固定相不干扰样品检测。     

红外光谱结合偏最小二乘法定量分析毛竹/聚丙烯复合材料的主成分

木塑复合材料(wood plastic composites, WPC)中生物质和塑料的比例影响其物理力学性能和价格。建立一种快速、准确的方法预测WPC中生物质和塑料的含量对于WPC市场的进一步发展具有重要作用。现有的检测方法主要为热分析法,然而,热分析法固有的缺陷(包括检检测时间长、测精度低、操作复杂等)严重限制了其应用范围。为此,本研究采用红外光谱(FTIR)结合偏最小二乘法(PLS)对毛竹/聚丙烯(PP)复合材料样品中毛竹及PP的含量进行了快速测定。以毛竹为生物质填料、PP为基体材料,同时加入一定量的添加剂,采用挤出成型法制备了42个不同毛竹/PP比例的WPC样品。采用KBr压片法收集42个WPC样品的红外光谱数据,利用PLS-2和完全交互验证方式建立样品中毛竹及PP含量和光谱数据间的相关性模型。内部交互验证结果表明,对原始光谱进行一阶导数和SNV预处理后,选择1 800～800 cm-1 波段建立的模型性能最佳。毛竹和PP含量的校正模型决定系数R2均为0.955,校正标准偏差SEC分别为1.827和1.848。毛竹和PP含量的预测模型决定系数R2均为0.950,交互验证标准偏差SECV分别为1.927和1.950,RPD值均为4.45。外部验证结果表明,毛竹和PP含量相对预测偏差均低于6%,FTIR结合PLS法可以同时快速、准确地预测毛竹/PP复合材料中毛竹及PP含量。