红外光谱技术在翡翠鉴定中的应用

在翡翠贸易中,鉴定天然翡翠和处理翡翠是一个非常重要的问题。传统的翡翠鉴定方法,主要依赖于折射仪、宝石显微镜、滤色镜和分光镜进行检测,而所有这些方法对于鉴定处理翡翠。这种方法不仅可以鉴定未镶嵌的翡翠,而且还可以鉴定镶嵌翡翠和一些大型的翡翠饷品,如手镯、挂件和串珠等。     

红外光谱在微藻领域的应用研究进展

微藻富含类胡萝卜素、维生素、蛋白质、多不饱和脂肪酸等多种人体和动物所必需的营养成分，同时在水生态系统的维持和保护中也扮演着重要的角色，因此开展微藻生物学的研究具有十分重要的实际应用价值。传统的微藻成分的检测分析需要经过微藻细胞研磨破碎、有机溶剂分离提取、液(气)相检测等一系列的繁琐的操作步骤，有费时、需要高昂的仪器设备、操作过程复杂等缺点，因此需要发展更加快速高效的微藻细胞组分检测分析技术。红外光谱作为一种高效的物质检测和分析手段可以实现对微藻样品中的蛋白、脂类、核酸、多糖、叶绿素、类胡萝卜素等多种成分同时分析，具有简单、快速和无损检测等优势，特别是结合显微镜技术的红外光谱成像可以在微空间尺度上研究单一细胞或组织中各组分的变化。近年来，尤其是随着同步辐射技术的迅速发展，为红外光谱仪器提供质量更好、能量更高的同步辐射光源，使得红外光谱显微光谱及成像检测技术具有更高的灵敏度和空间分辨率，实现了能够在细胞和亚细胞尺度上对个体进行高空间分辨的原位观测，这在一定程度上解决了许多常规的检测分析技术不能同时兼顾高通量测量和高空间分辨率观察之间的矛盾。首先介绍了红外光谱技术的原理及其特点并分析了显微红外光谱及成像技术在生物样品检测中的独特优势，特别介绍红外光谱结合化学计量学的分析方法在生物学研究领域的应用。接下来综述了此项技术在分类鉴定、生长代谢监测、育种、水环境、食品医药等与微藻相关领域国内外的应用研究进展。比如，结合化学计量学方法红外光谱能够进行微藻的快速鉴定、判别和分类。利用红外光谱多组分快速检测的优势，可以实现微藻生长代谢的研究。基于红外光谱无损、高效检测的特点，可以实现油脂、β-胡萝卜素、虾青素等高产藻株的快速筛选。另外，微藻还可以有效地吸附废水中的重金属和有机活性染料，利用红外光谱可以对其吸附和降解环境污染物的机理进行研究。红外光谱还能够快速高效地实现微藻成分的分析和鉴定，因而可以用于微藻食品药品质量的检测和真伪的鉴定。然而，红外光谱在微藻的研究和应用方面还处于发展阶段，尚存在着一定的缺点和不足，对此进行了讨论和分析并提供了相应的解决方案。最后，对红外光谱在微藻的规模化养殖、高产藻株的筛选、微藻的生理、细胞器的结构和功能的研究等领域进行了展望。     

显微红外光谱在摩擦学中的应用

用显微红外光谱测定了羟基植物油脂肪酸在摩擦过程中生成聚酯的特征吸收峰υc^as-o-c的波数，由聚酯的折合质量分析了特征吸收峰υc^as-o-c的波数位移，据此导出了羟基植物油脂肪酸的抗磨性顺序规律与振动吸收峰位置的内在联系，合理解释了υc^as-o-c从小到大的顺序（13，14－二羟基廿二酸＜13（14）－羟基廿二酸＝9，10－二羟基十八酸＜9，10，12－三羟基十八酯＜9（10）－羟基十八酸）与羟基酸的抗磨性从好到差的顺序（13，14－二羟基廿二酸＞13（14）－羟基廿二酸＝9，10－二羟基十八酸＞9，10，12－羟基十八酸＞9（10）－羟基十八酸）的一致性。13，14－二羟基廿二酸形成网状取酯膜，9（10）－羟基十八酸形成线状聚酯膜。     

红外光谱技术在矿产勘查中的应用

红外光谱技术具有快速、经济、高效等特点,是现阶段国内外地质找矿工作中被广泛应用的一项高新技术。通过研究矿物在红外波段上的差异性吸收特征,开展红外光谱填图和波谱参数分析工作,进而确定矿化区域内的特征矿物组合以及指向矿化热液中心的矿物波谱参数变化范围。近年来,随着光谱分辨率的提高和解混算法的优化,越来越多的波段被应用于岩矿信息提取工作,其中发展成熟的短波红外技术(SWIR, 1 100～2 500 nm),对于绢云母、高岭石、明矾石和绿泥石等中低温黏土矿物有较好的识别效果,通过这些矿物的波谱参数变化规律成功在斑岩型、浅成低温热液型、 VMS型等矿床中建立了找矿勘查模型;热红外技术(TIR, 6～15μm)主要针对长石、石英、石榴子石和辉石等中高温矿物有更好的探测能力,近几年在矽卡岩型矿床中有着出色的表现;中红外技术(MIR, 3～6μn)在地学领域找矿勘查工作中还处于研究阶段,没有形成一套完整的矿物信息提取方法。对红外光谱技术在地学领域的发展历程进行了综述,对各个波段引起波形变化的原因、常用的波谱参数及其表征的含义、四类测试仪器进行了总结,描述了常作为找矿指标的四种矿物——绢云母、绿泥石、...     

红外光谱在烟酸系列化合物制备过程中的应用

在烟酸系列化合物的合成过程中应用红外光谱的对比定性分析 ,监测整个反应的过程进行 ,以指导合成的进行。     

红外光谱技术在饮料酒鉴别中的应用进展

红外光谱作为鉴别技术被广泛地用于各种饮料的品质检测和定性鉴别中。文章对比了各种用于饮料酒鉴别的技术的优缺点,介绍了红外光谱技术鉴别饮料酒的技术流程,以及红外光谱技术在葡萄酒、啤酒、威士忌、白兰地、日本清酒、中国黄酒等饮料酒的产地、酒龄以及分级等方面的国内外研究现状,分析了红外光谱技术应用于饮料酒鉴别的种种优势和需要解决的问题,并展望了其在我国饮料酒鉴别中的应用前景。     

红外光谱技术在医学中的应用

系统回顾了过去50余年中红外光谱技术的发展创新及在生物医学领域中的研究应用。傅里叶变换红外光谱技术已从对单个细胞水平结构构成与形态的研究进展到组织水平。现代红外光谱技术联合成熟的模式识别技术与组织微阵列技术,为平行大规模测定分子结构提供了可能。此外,红外光谱技术的临床应用为良恶性肿瘤的判别提供了可信的参考依据,并可准确判别甲状腺、乳腺、胃肠道及腮腺等组织的良恶性,具有极广泛的应用前景。     

红外光谱技术在罂粟籽检验中的应用

罂粟籽的检验鉴定是当前国内毒品检验工作一项新的课题，红外光谱技术可以有效，快速，准确地检验罂粟籽。     

红外光谱技术在蜂蜜质量检测中的研究进展

蜂蜜的品质检测和掺假判别对于保证产品质量、保障其食用安全性具有重要意义。传统的化学分析、抽样检测方法限于成本较高、操作复杂等原因,已不能满足生产实践中大范围检测的需求。近年来,蜂蜜检测技术正向快速化、高通量方向发展。光谱分析技术具有快速、非接触测量的优点,已在石化领域获得了广泛应用,在蜂蜜品质检测方面具有较大的应用潜力。并综述了近红外光谱分析技术和中红外光谱分析技术在蜂蜜定量和定性检测研究中的进展。主要包括这两种光谱分析技术在蜂蜜产品的品质检测、掺假判别、植物源判别、产地判别等方面的研究进展,通过这几方面的介绍,对红外光谱技术在蜂蜜分析检测中的检测原理、技术路线、准确度、影响因素及发展方向进行了综合分析。     

红外光谱技术在环境科学中的应用与展望

随着红外光谱仪的应用及化学计量学的发展,红外光谱法成为样品分析的有力工具和手段.特别是傅里叶变换红外光谱法较强的鉴别能力、准确的测定结果和快速的响应功能,使其在环境科学中的应用逐渐普及,在有机化合物和官能团鉴定方面的应用尤其广泛.文章综合论述了近10年来国内外红外光谱技术的发展及其在环境科学(液体环境、固体和气体环境监测,定性分析)中的应用,并对其应用前景进行了讨论.     

红外线灯泡光谱辐射特性的研究

本文研究了市售的、广泛被用于科研、工业、医疗卫生和家用电器的国产和进口的红外线灯泡，波长范围为０．３５￣０．８５μｍ和１．７２￣１６．７μｍ（５８００￣６００ｃｍ＾－１）处的光谱辐射特性，并作了比较。为它们的应用、改进设计和制造工艺、提高质量和性能，提供了理论和实验上的依据。     

NH+4，F-对萤石浮选的影响机理及红外光谱分析

萤石浮选过程中矿浆中的NH+₄,F-对萤石的可浮性有重要影响,而目前关于难免离子对浮选影响的研究主要集中在稳定的阳离子对浮选的活化或抑制作用机理,而关于不稳定阳离子（NH+₄）、阴离子（F-）影响油酸钠吸附萤石作用机制的研究较少。因此借助于红外光谱分析,结合纯矿物浮选、Zeta电位和溶液化学计算等手段,研究难免离子（NH+₄,F-）对油酸钠浮选萤石的作用机理。实验结果表明,在酸性条件下,NH+₄对萤石有较强的活化作用,提高了萤石的回收率, 在pH值为6时,不同NH+₄浓度下,萤石的回收率均提高到94%左右,而在碱性条件下,NH+₄对萤石的浮选的有一定的抑制作用,且随着pH值增加,抑制作用增强,回收率逐渐下降;但F-对萤石浮选有一定的抑制作用,且在pH值为6时,不同F-浓度的抑制作用均明显增强,导致萤石回收率降低;而在碱性条件下,F-对萤石的可浮性影响不大。其作用机理为阳离子（NH+₄）与萤石表面解离到溶液中的F-生成NH₄F,在酸性条件下提高了萤石表面的正电性,增强萤石表面与油酸的一聚物、二聚物和分子-离子缔合物的吸附作用,而在碱性条件下NH+₄的水解生成NH₃·H₂O,正电性降低,导致油酸钠在萤石表面的吸附作用减弱;F-抑制萤石表面F-的解离,从而抑制了油酸根在萤石表面的化学吸附。红外分析结果表明,油酸钠在萤石表面发生了化学吸附;NH+₄的加入,在酸性条件下对萤石有很强的活化作用,-CH₃,-CH₂-和-COO-的特征峰峰位红移,峰强度加强,显现出较强的化学吸附作用;而在碱性条件下,仅出现了-CH₂-的特征峰的峰位红移,且特征峰强度减弱,说明NH+₄在弱碱条件在萤石表面的化学吸附较弱,起抑制作用;当加入F-后只出现了-CH₃的反对称伸缩振动峰,峰位并未发生偏移,故F-加入后油酸钠在萤石表面并未发生任何基团的化学吸附,从而抑制了萤石的可浮性。     

小波阈值降噪模型在红外光谱信号处理中的应用研究

针对近红外光谱经常受到噪声干扰的特点,提出了利用小波阈值降噪方法进行光谱数据的降噪处理,以山羊绒表面油脂的近红外光谱检测为例,对比分析了三种小波阈值降噪模型(Penalty阈值降噪模型、Brige-Massart阈值降噪模型、缺省阈值降噪模型)的降噪性能。对降噪后的光谱数据采用偏最小二乘和支持向量机回归相结合建立了校正和预测模型,通过对比校验参数R2,RMSEC,RMSEP,分析评价了三种小波阈值降噪模型的降噪效果。结果表明: 三种降噪模型都能在一定程度上降低光谱信号的噪声,提高信噪比,改善光谱预测模型的精度,其中,Brige-Massart阈值降噪模型和缺省阈值降噪模型的降噪效果明显优于Penalty阈值降噪模型,与原始光谱信号建模的预测精度(R2=0.793,RMSEC=0.233,RMSEP=0.225)相比较,经过Brige-Massart阈值降噪模型降噪后的光谱信号建模的预测精度(R2=0.882,RMSEC=0.144,RMSEP=0.136)和经过缺省阈值降噪模型降噪后的光谱信号建模的预测精度(R2=0.876,RMSEC=0.151,RMSEP=0.142)均有较大程度的改善和提高,说明提出的小波阈值降噪方法能有效地降低原始光谱噪声作用,使光谱数据多变量分析模型更具有代表性和稳健性, 从而可以提高模型的预测精度。     

Applications of Infrared Spectroscopy to Biochemical,Food, and Agricultural Processes

Abstract

Integrated investigations on infrared spectroscopic characteristics of metabolites and on applications of infrared spectroscopy to foodstuff production, food processing, and tasting are described. As the important metabolites, saccharides, which play very important roles in various functions, located in the central position of the metabolic pathways, were selected, and the spectral features of the saccharides and related materials are discussed. Additionally, the applications of spectral analysis to the monitoring of the enzyme reaction and the sugar metabolic processes, which are the main materials in food processing, are described. Furthermore, the studies on the spectroscopic measurements during the cultivation of agricultural products as foodstuffs and in the tasting as the final quality evaluation of foods are represented. These results suggest that infrared spectroscopy could be very effective for evaluating foodstuff production and the tasting of the processed foods and that the applied topics should provide fundamental information about the spectral behavior of the metabolites and bioproducts.     

油菜籽品种的红外光谱鉴别研究

用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术结合光谱检索的方法对油菜品种进行鉴别研究。测试了15个油菜品种75份菜籽样品的红外光谱,利用光谱软件Omnic8.0建立了两个光谱数据库Lib01和Lib02,Lib01仅云南的9个品种的平均光谱组成,Lib02由全部15个品种的平均光谱组成。未知样品光谱分别与光谱数据库Lib01进行全谱范围的相关性检索和平方微分差检索,相关性检索的正确率达到77.8%,平方微分差检索的正确率达到82.2%。未知样品光谱分别与光谱数据库Lib02进行全谱范围和指定在1 700～950 cm-1光谱范围的平方微分差检索,全谱范围的检索正确率达到82.7%,指定光谱范围的检索正确率达到90.6%。研究结果表明,FTIR结合光谱检索的方法有望成为一种简便、易行的可以鉴别油菜籽品种的方法。     

老鹳草中药材红外光谱的分析与鉴定

采用红外光谱、二阶导数光谱和二维相关红外光谱对来自黑龙江、吉林、辽宁三省的老鹳草中药材进行了分析。不同产地的老鹳草的红外光谱都具有1 730和1 337 cm-1等表征鞣质类成分的特征吸收峰和1 618和1 318 cm-1波数表征草酸钙的特征峰。其中还发现在1 370 cm-1的C—H弯曲振动区和1 230 cm-1的C—O伸缩振动区三产地老鹳草具有一定的差异性。在高分辨的二阶导数谱中, 1 509,1 204,764和763 cm-1附近的表征鞣质类成分的吸收峰更明显,三产地老鹳草在CO羰基伸缩振动区表征了脂肪类化合物的不同;尤其是在二维相关光谱上,各自的自动峰具有显著的差异性,黑龙江的老鹳草出现了7个自动峰,其中1 621 cm-1处自动峰最强;而在吉林和辽宁产地的老鹳草中同样出现了4个自动峰,前者1 580 cm-1处的自动峰最强,后者在1 649 cm-1处自动峰最强。该方法直观、简单、方便、快速,可以作为鉴别和鉴定同种不同产地老鹤草的一种新方法。     

红外光谱结合光谱检索对石斛品种的鉴别研究

用傅里叶变换红外光谱技术结合光谱检索的方法对石斛茎进行品种鉴别研究。测试了23个品种,165株石斛茎样品的红外光谱,光谱显示,各样品的红外光谱非常相似,石斛茎中的主要成分是纤维素等多糖物质。利用光谱软件Omnic8.0建立了三个光谱数据库Lib01、Lib02和Lib03,Lib01由每个品种前4株样品的平均光谱组成,Lib02由平均光谱的一阶导数光谱组成,Lib03由平均光谱的二阶导数光谱组成。各样品光谱分别与Lib01进行指定在1 800～500 cm-1光谱范围的相关性、平方差和平方微分差检索,相关性检索的正确率达到92.7%,平方差检索的正确率达到74.5%,平方微分差检索的正确率达到92.7%。各样品光谱的一阶导数光谱和二阶导数光谱分别与Lib02和Lib03进行指定在1 800～500 cm-1光谱范围的平方微分差检索,一阶导数光谱的检索正确率达到93.9%,二阶导数光谱的检索正确率达到90.3%。结果表明,平方微分差算法的一阶导数红外光谱检索更适合于石斛的品种鉴别。红外光谱结合光谱检索的方法能较好的鉴别不同品种的石斛,有望成为简便、易行的植物品种鉴别方法。     

近红外光谱分析技术及其在烟草行业中的应用

简要介绍了近红外光谱分析技术的特点和仪器,对近年来近红外技术在烟草行业中的应用和发展进行了较详细的综述,认为近红外光谱分析技术在烟草行业中正扮演着越来越重要的角色,而且具有十分广阔的应用前景.     

显微红外成像技术在刑侦领域的应用

结合真实的案例阐述显微红外技术在刑侦领域中的最新应用。使用显微红外光谱仪的成像技术对混合物证进行比对分析,获得待测物证的红外光谱,从而排除其他谱线的干扰,得到真实可靠的红外光谱信息,为案件的定性提供依据。     

红外光谱在中药定性定量分析中的应用

红外光谱灵敏度高、操作简便、谱带的专属性强,特别适合于中药材的无损快速鉴别和定量分析,它正在成为中药质量控制方面的一种有效手段。文章综述了红外光谱在中药定性和定量研究中的应用现状,对红外光谱在中药材(同一药材不同部位,不同产地、品种的同种中药材,易混淆、真伪中药材等)和中成药(中药配方颗粒和注射剂等)的鉴别分析与有效成分含量测定等方面的应用进行了详细评述。随着傅里叶变换红外光谱和计算机技术的不断发展,它必将在中国中药的现代化和国际化道路上起到关键作用。