基于光谱法的海水硝酸盐传感器开发与应用

海水中硝酸盐是无机氮的主要存在形式,也是海洋调查必测项目之一。基于紫外—可见光谱法的检测原理,开发了一种新型的海水硝酸盐检测系统,并利用本检测系统对渤海海区水样进行了实际检测。利用偏最小二乘(PLS)法建立了海水硝酸盐含量与紫外—可见光谱间的数学模型,同时对不同光谱预处理方法和不同建模波段范围下模型的预测性能进行了比较分析。实验结果表明:原始光谱数据的紫外波段建立的模型预测性最好,实测值和预测值的相关系数为0.977,均方根误差为2.04μmol/L。表明该传感器系统可以满足快速检测的需要,可广泛应用于海水水质硝酸盐的在线检测中。     

近红外光谱技术快速测定当归中藁本内酯含量

基于近红外光谱技术,运用偏最小二乘回归(PLSR)方法实现当归中藁本内酯含量的快速、无损检测.采用高效液相色谱(HPLC)法测定当归中藁本内酯含量,一阶导数结合正交信号校正对原始光谱进行预处理,建立当归近红外光谱和藁本内酯含量之间的最小二乘回归定量分析模型.结果表明:模型在校正集上的均方根误差(RMSEE)、交叉验证均方根误差(RMSECV)和决定系数R2分别为0.199 9,0.3489和0.9932,在预测集上的预测均方根误差(RMSEP)和决定系数R2分别为0.23和0.9941.方法具有简单、快速、不破坏样品等特点,可用于当归中藁本内酯含量的快速检测.     

偏最小二乘法同时测定食醋的有效成分和防腐剂的含量

偏最小二乘方法建立近红外光谱与组分浓度的多元校正模型,用于同时快速测定食醋的有效成分(总酸)和防腐剂(苯甲酸)含量。采用透射模式,样品不经任何处理测定近红外光谱。用17个食醋样品建立偏最小二乘法(PLS)模型,用3个样品作为预测样品以评估PLS模型。结果:食醋中的总酸和苯甲酸在2 125～2 325 nm区域之间,与光谱有良好的线性关系,总酸的PLS模型中,隐变量为3时,预测均方根误差0.038 7 g·L~(-1),总酸含量与光谱的线性相关系数达到0.999 7,相对预测误差5.89%;苯甲酸的PLS模型中,隐变量为6时,预测均方根误差降至0.013 8 g·L~(-1),苯甲酸含量与光谱的线性相关系数达到0.999 8,相对预测误差降至4.29%。     

夏枯草中迷迭香酸近红外光谱定量分析模型的建立

目的:建立近红外漫反射光谱法快速测定夏枯草中迷迭香酸的含量方法。方法:采用高效液相色谱法测定不同产地的170批次夏枯草中迷迭香酸的含量,同时采集近红外漫反射光谱,对原始光谱进行多元散射校正(MSC)、一阶导数(First derivative)和S-G(Savitzky-Golay filter)平滑等光谱预处理方法,采用偏最小二乘法(PLS)建立近红外定量分析模型,实现夏枯草中指标性成分迷迭香酸含量的快速测定。结果:所建立的迷迭香酸近红外定量分析模型,模型R~2为0.9768,RMSEC和RMSEP分别为0.0387和0.0441,表明所建近红外模型预测准确度高。交叉验证均方差RMSECV为0.0706,表明所建模型稳健性好。结论:本研究所建迷迭香酸近红外定量分析模型具有很好的预测准确度和稳健性,为市场上夏枯草质量的快速评价提供新的方法。     

近红外光谱检测技术在精细化工生产过程中的应用

针对精细化学品D3生产过程中酸碱原料浓度检测和D2生产过程中粗品/精品快速检测鉴定需求,论述了近红外光谱检测的基本原理,给出了偏最小二乘定量建模和马氏距离分类判别等化学计量学算法,构建了Antaris II傅里叶变换近红外光谱检测系统。通过配制样品,采集光谱数据,并经求导、滤波和标准化数据处理,应用偏最小二乘法建立了D3生产过程HCl水溶液摩尔浓度、NaOH水溶液质量百分数和摩尔浓度的近红外光谱检测模型,应用马氏距离结合主元分析法建立了D2生产过程中粗品/精品判别分析模型,给出了详细的检测实验数据。生产现场样品检测结果表明,D3酸碱浓度的定量检测模型具有很高的检测精度,D2粗品/精品判别分析模型判别结果准确,可在相关精细化工生产过程中推广应用,提高生产过程检测鉴定效率。     

近红外光谱法测定黄芩提取物中黄芩苷含量

应用近红外光谱技术探讨了黄芩提取物中黄芩苷含量的快速检测新方法.共收集12个不同厂家的100批黄芩提取物样品,利用Nicolet 6700型傅立叶变换近红外光谱仪采集样品近红外漫反射光谱,通过HPLC法测定黄芩苷含量值,结合偏最小二乘法(PLS)建立黄芩苷含量的近红外定量校正模型,并通过筛选合适的光谱预处理方法、建模区间和主成分数获得最优模型.所建最优校正模型的相关系数(R2)、校正均方差(RMSEC)和内部交叉验证均方差(RMSECV)分别为0.995、0.440和2.259;经外部验证,模型的预测相关系数(r2)、预测均方差(RMSEP)和平均回收率分别为0.988、0.486和100.190%.结果表明,该方法可用于不同厂家黄芩提取物中黄芩苷含量的直接测定,操作简便,无污染,结果准确可靠,可实现大批量样品的快速分析.     

基于平面反射式光栅的微型紫外-可见光谱仪设计

光谱仪具有快速、无损、多元数据分析等显著特点,已成为环境监测、食品安全检测、生物医学、航空航天和国家安全等众多涉及国民经济和安全领域的必备检测装备。但传统的光谱仪体积大、功耗高、成本高,已严重制约现代光谱分析技术的快速发展。微型化成为重要发展方向。针对上述诸多领域对微小型光谱仪的广泛需求,提出一种基于平面反射式衍射光栅的宽光谱、高分辨率微型紫外-可见光谱仪光学系统设计方法。考虑微型光谱仪宽光谱范围与高分辨率的矛盾,提出基于光线追踪的设计并结合系统像差消除方法。通过ZEMAX软件完成光学系统的优化设计,实现了微型紫外-可见光谱仪的宽光谱、高分辨率设计。设计的仪器光谱范围为200～800 nm,在50μm入射狭缝下整个波段的光谱分辨率优于0. 5 nm。该方法可广泛应用于基于平面反射式衍射光栅的宽光谱、高分辨率微型光谱仪光学系统设计。     

阿哌沙班片剂中微晶纤维素的拉曼光谱定量分析

建立一种运用拉曼光谱技术直接快速定量阿哌沙班固体制剂中微晶纤维素的方法。通过在高信噪比的拉曼光谱数据中引入高阶导数概念,有效提升了光谱选择性,消除基线的低频影响,克服了传统拉曼光谱定量分析中遇到的问题。采用微晶纤维素含量不同的阿哌沙班固体制剂建立标定曲线,该工作曲线线性相关系数r值为0.9986。该方法测试结果显示相对误差在5%以内,精密度小于3%。结果可满足固体制剂中组分含量分析的要求。     

ITTFA-UV分光光度法同时测定3种共存的抗生素

用迭代目标转换因子分析法(ITTFA)辅助分光光度法不经分离同时测定了模拟样品和生化试剂实际样品中四环素、氯霉素和盐酸万古霉素的含量。当测量波长范围为(248~260)nm,波长点数为13,波长间隔为1nm,主因子数为3时计算结果最佳。模拟样中3组分的平均测出率均接近100%,生化试剂实际样品中3组分的加标回收率在96%~105%。与高效液相色谱法相比,本文方法简便快速,无需分离和添加任何分析试剂,只需对试样进行紫外-可见吸收光谱扫描,即可利用ITTFA法消除共存的其他未知组分的干扰,完成对试样中指定的多种抗生素的同时测定。     

傅立叶变换近红外光谱法快速检测鲜猪肉中肌内脂肪、蛋白质和水分含量

采用傅立叶变换近红外光谱法检测鲜猪肉中肌内脂肪、蛋白质和水分含量。以常规化学分析测定值作建模数据,采用偏最小二乘(PLS)回归法建立鲜猪肉各组分含量的定量分析模型,并以肉样平行扫描光谱验证分析模型预测的准确性和重现性。结果,肉样肌内脂肪、蛋白质和水分模型预测值和化学分析测定值的配对t检验差异均不显著(P>0.05),预测均方差(RMSEP)分别为0.110、0.238和0.193;模型重复预测的相对标准偏差(RSD)分别为0.667%、0.192%和0.007%。结果表明,该方法结果准确可靠,适用于鲜猪肉中肌内脂肪、蛋白质和水分的快速定量检测。     

β环糊精衍生物——DNA光解酶模型化合物的合成

本文比较了β环糊精衍生物不同合成方法,阐释本方法的优点。采用核磁共振、紫外-可见光谱等鉴定其为目标化合物。     

高良姜中高良姜素含量NIRS分析模型的构建

建立高良姜药材中高良姜索含量的近红外光谱定量分析模型,实现药材中高良姜素的含量的快速测定方法,采用高效液相色谱法测定130批药材中高良姜素的含量,采集近红外光谱数据并用多元散射校正法、二阶导数法、Savitzky-Golay平滑法预处理,结合偏最小二乘法建立高良姜中高良姜素含量的定量分析模型,对所建模型进行了内部交叉验证和外部预测验证,并对模型进行了重复性考察。对于所建立的高良姜素近红外光谱定量分析模型,内部交叉验证决定系数达到0.9868,校正均方差为0.0529,预测均方差为0.0625,内部交叉验证均方差为0.0975,交叉检验和外部检验RPD均大于3。表明该模型稳定、准确可靠,可应用于高良姜中高良姜素的含量测定。     

NIRS快速测定制何首乌中二苯乙烯苷的含量

目的建立近红外光谱技术(NIRS)测定制何首乌中2,3,5,4'-四羟基二苯乙烯-2-O-β-D-葡萄糖苷(二苯乙烯苷)含量的方法。方法中国药典方法测定样品中二苯乙烯苷的含量,采集样品的近红外光谱数据,利用TQ 8.0分析软件对光谱数据进行分析处理,建立制何首乌中二苯乙烯苷含量测定的近红外光谱校正模型。结果该模型的内部交叉验证系数(R~2)、校正均方差(RMSEC)、预测均方差(RMSEP)、内部交叉验证均方差(RMSECV)分别为0.98、0.04、0.04、0.12。结论所建立的方法可用于制何首乌中二苯乙烯苷的含量测定。     

近红外光谱法快速判别水中杀螟硫磷残留

对二维相关光谱选择波数结合偏最小二乘判别分析检测水中杀螟硫磷残留进行了可行性研究。先用原始近红外光谱构建的二维相关同步光谱选择了(5365~7800)cm~(-1)来建立偏最小二乘判别模型。总共241个样品中,随机选择了161个纯水及含杀螟硫磷的水溶液样品作为训练集,另外80个样品作为验证集。在(5365~7800)cm~(-1)内,前处理方法为数据中心化时,训练集中的2个1μg/mL的水溶液样品被误判;前处理方法为标准正态变量转换或多元散射校正(含数据中心化)时,预测集中都有2个纯水样品被误判:总正确率都为99.2%。能检测出的水中的杀螟硫磷的最低浓度为1μg/mL。建立了一种快速判别水中杀螟硫磷残留的方法。     

巴戟天水溶性浸出物近红外光谱测定方法的建立

目的:运用近红外光谱技术和化学计量学方法,建立巴戟天水溶性浸出物含量的近红外光谱测定方法。方法:冷浸法测定159批试验药材的水溶性浸出物含量,并采集近红外光谱数据,采用多元散射校正法、一阶导数法对光谱进行预处理,结合偏最小二乘法建立巴戟天中水溶性浸出物含量的近红外光谱分析模型,并对模型进行验证,得到水溶性浸出物含量的近红外光谱测定方法。结果:测定方法中建立的测定模型,内部交叉验证决定系数为0.9915,交叉验证校正标准偏差为0.4720,预测标准差为0.4890,交叉验证的标准偏差为0.8695。结论:建立的巴戟天水溶性浸出物近红外光谱测定方法稳定,准确可靠,可用于巴戟天药材的水溶性浸出物含量测定。     

二氧化硫的紫外光谱测量数据修正方法

采用紫外差分吸收光谱法对烟气中主要气体污染物SO2进行测量,是目前常用的烟气检测方法之一.针对实际环境中的非线性因素所产生的偏差,首先分析了非线性因素的成因,而后提出一套四步校准方法:标准吸收截面的插值;光谱区域的加权组合;使用新的样品池采集光谱;非线性系数的最小二乘拟合.相对于传统方法,四步校准法具有简便,成本低,精度高等优点.使用标定后的测量探头对SO2进行多次测量,最大偏差不超过4.5%,平均偏差均小于1.5%,重复性不超过1%.     

典型煤系岩石的可见-近红外光谱特征研究

为研究基于可见-近红外光谱技术的煤岩识别方法,从山西、山东4个煤矿收集了页岩、砂岩、灰岩三大类11种典型煤系岩石,测定了其可见-近红外波段(400～2 450nm)的反射光谱,分析了其矿物、元素组成对反射光谱特征的影响,获得了碳质物质含量对煤系页岩反射光谱曲线特征参数的影响规律。研究结果表明:①绝大多数煤系岩石的反射光谱曲线在可见光波段(400～780nm)和短波近红外波段(780～1 100nm)呈现出随波长增加的多重吸收谷。在长波近红外波段(1 100～2 450nm),明显的吸收谷主要集中在1 400,1 900,2 200,2 350nm波长,页岩、灰岩吸收谷的波长相对固定,而不同砂岩吸收谷的波长呈现出多种变化。②除碳质物质含量较高的碳质页岩外,同一煤矿各类煤系岩石与煤的可见-近红外波段反射光谱吸收特征差异明显。③当煤系页岩中碳质物质含量增大时,可见-近红外波段反射光谱曲线的光谱斜率和各明显吸收谷深度均呈先快速减小后趋于平缓的特点。     

基于自回归模型的溶液浓度测定方法研究

当物理和化学因素的影响导致溶液不满足朗伯-比尔定律时,A-c曲线将偏离直线而弯曲,这给直接利用吸光光度法测定溶液的浓度带来了极大的不便。本文提出采用自回归(Auto-Regressive,AR)模型的溶液浓度测定方法。该方法采用AR模型对不同浓度溶液的紫外透光率曲线进行建模,根据模型求解的特征传递函数确定溶液的特征距离,并建立特征距离—浓度对照表,然后测定未知溶液的紫外透光率曲线,确定其特征距离,并利用特征距离—浓度对照表进行插值以估计溶液浓度。由于该方法是从溶液光谱的本质出发进行分析,所以该方法不受朗伯-比尔定律的限制,不仅可以准确估计低浓度溶液的浓度,还可突破朗伯-比尔定律的限制准确估计高浓度溶液的浓度。采用该方法对KMnO_4溶液浓度进行测定,实验结果表明,该方法对溶液浓度的估计相对误差小于0.8%。     

紫外可见光谱在水质分析中的应用

紫外可见光谱是一种电磁光谱,它在生产和科研等方面应用广泛,不仅可进行定量分析,还可利用吸收峰的特性进行定性分析和简单的结构分析,测定一些平衡常数、配合物配位比等;也可用于无机化合物和有机化合物的分析,对于常量、微量、多组分都可测定。本文介绍了紫外可见光谱在水质分析中的应用。     

基于2,4-二羟基苯甲酸铜(Ⅱ)为载体的硫氰酸根电极的电位响应

制备了基于一种简单的金属铜配合物2,4-二羟基苯甲酸铜(Ⅱ)(Cu(Ⅱ)DHBA)为载体的PVC膜硫氰酸根离子(SCN-)选择性电极。该电极在1.0×10-1～1.0×10-6mol/LSCN-浓度范围内呈现斜率为-59.5mV/dec的近Nernst电位响应,检测下限为9.1×10-7mol/L。利用紫外可见光谱及交流阻抗技术初步探讨了电极对SCN-呈现的选择性电位响应机理。该电极作为直接电位分析法的指示电极,成功运用于实验室废水中硫氰酸盐含量的测定。