近紅外光譜分析(xī)技術介紹
近(jìn)紅外光譜是指波長介(jiè)於(yú)可見光(guāng)區與中紅外區之間的電磁(cí)波,譜區範圍為780 nm—2500nm,主要是C-H、N-H、O-H 等含氫不同基團產生的光(guāng)譜在吸收峰位置和強度上有所不同,所以(yǐ)近紅外光譜可以根據光(guāng)譜中吸收峰的位置和形狀來推斷未(wèi)知物(wù)結構,根據特征吸收峰的(de)強度來測定混合物中各組分的含量。這項技術是通過(guò)測定被測物質在近紅外譜區的特征光(guāng)譜並利用適宜的化學計量學方法提取相關信息後,對被測物質進(jìn)行定性、定量分析的一種分析技術。
近些年的發展過程中,近紅外光譜儀器得到不斷改進和完善,針對不同樣品類型的測量附件也逐漸完(wán)備、化學計量學算(suàn)法日趨普及,近紅外光譜技術在工業(尤其是(shì)大型流程工業)應用中的優勢逐漸被人們所認識,迅速被應用到實驗室快速分析、現場分析(xī)以及在線分析中,為企業帶(dài)來豐厚的效益(yì)。更為重要的(de)是(shì),在一些行業近紅外(wài)光譜技術成為(wéi)促進技術進步(例如生產工藝的改(gǎi)革)以及提高科學管(guǎn)理(例如保證(zhèng)產(chǎn)品(pǐn)質量)的(de)重要手段之一,已成為(wéi)現代優化操(cāo)作和控製係統中的一個重要組成部(bù)分。近紅外光譜儀器逐漸成為農產品、食品、藥品、石化、日用消費品(pǐn)成分快速檢測的首選儀器。
近紅(hóng)外光(guāng)譜(pǔ)分析技術的優點:
1.分析速度快(kuài);
2.樣品不需預處理(lǐ)
、操作簡單;
3.無浪(làng)費
、無汙染,不破壞(huài)樣品;
4.一次測試可以測定多種成分和指標;
5.具有(yǒu)很高的檢測精度和穩定性;
6.可以(yǐ)透過包裝材料進行測定;
7.工業上可以做到實時監控;
8.具有廣泛的分析應用領域;
近紅外(wài)光譜分析技術應用領域
1.農業
1.1近紅外光譜技術成功用(yòng)於農產品的品質分析及良種選育,如小麥、水稻、玉米、大豆中蛋(dàn)白質、含油量、澱粉、水分、各(gè)種氨基酸含(hán)量的測定;油菜籽、大麥、菜豆中纖維素含量的檢測。
1.2 農產品的分類:如(rú)檢測煙草中總氮、水分、尼古丁、煙堿(jiǎn)、總糖、還(hái)原糖、灰分、香料、保濕劑的含量並對其(qí)作物產地(dì)、季節鑒(jiàn)別、品質分(fèn)級的定性分析;對茶葉中總氮、遊離氨基酸、水(shuǐ)分、茶多(duō)酚、咖啡堿及水果、蔬菜中的酸度、含(hán)糖量、維生素、水分、纖維素、可溶性固形物含量的定量分析,在(zài)其品質分級、良種選(xuǎn)育中(zhōng)提供了嶄新的技術手段。
1.3 檢測可耕土壤的物理和化學變化及汙染物的測定,如檢測土壤中有(yǒu)機質、灰分、氮、磷、鉀、腐殖質的含量和分析燃油汙染程度,在農業生產(chǎn)過程中可(kě)實時的監控土壤的理化狀況。
2.飼料工業(yè)
2.1營養指標含量的快速測定(dìng)
比如(rú),飼(sì)料中水分、粗蛋白質、粗纖維、粗脂肪、賴氨酸、蛋氨酸,魚粉中肉骨粉,混合肥料(liào) 中氮、磷、鉀、鈉、鈣、有機質,豆粕中水分、蛋白質(zhì)粗脂肪(fáng)、粗纖維和(hé)可利用氨基酸含量的快速定量測定與定性分析。
3.食品工業
食品工(gōng)業領(lǐng)域中,近(jìn)紅(hóng)外光(guāng)譜可運用於食品品質分析及(jí)食品加工過程中(zhōng)組成成分的變化:
3.1食品品質分析測量對(duì)象及成分
乳製(zhì)品中蛋白質、乳糖、脂(zhī)肪、乳酸、灰分、固形物、水分(fèn)、酪蛋白;肉類、魚類、蛋類(lèi)蛋白質、脂肪、含水量(liàng)、鹽分、熱量、氨(ān)基(jī)酸、脂肪酸、纖維素;飲(yǐn)料中咖啡因(yīn)、葡萄糖、果糖、蔗糖、酸度、有機酸、真偽(wěi)鑒別;食用油、醬油中(zhōng)碘價、酸值、黃色素、紅色素、黏度、鹽、氮、酒精、乳酸(suān)、穀氨酸;轉基因食品中監測蛋白或(huò)DNA 的(de)變化、標記基因的轉變等。
3.2食品加(jiā)工過程中組成變化的監控
通過檢測麵包、餅幹中蛋白質、脂肪、水分、澱粉、麵(miàn)筋值等(děng)成(chéng)分含量的變化來控製烤製食品的質量(liàng),檢測蘋果、葡(pú)萄梨(lí)、草莓等果汁加工過(guò)程中可溶(róng)性和總固形物的含量,在酒(jiǔ)類生產線上,監測(cè)發酵過程中組成成分含量(liàng)變化,紅酒中乙醇、含糖量、有機酸、含氮量、pH 值以及真偽鑒別,白酒原料中的水分、澱粉、支鏈(liàn)澱粉(fěn)、pH值、殘糖,啤酒(jiǔ)、大麥(mài)原料(liào)中的水分、麥芽糖、啤(pí)酒中的乙醇(chún)和(hé)麥(mài)芽糖。
3.3水(shuǐ)果類內部品質的評定
傳統的水果和蔬菜的品質是根據其外部顏(yán)色、形狀、大小、傷痕等來(lái)鑒定的,僅僅水果外部的參數特征,通過近紅外光(guāng)譜技術可以實現其內部參數如甜度、脆度以及內部有無病(bìng)蟲害等的準(zhǔn)確(què)、快速的測量,比如蘋果水心病的鑒定。
4.製藥工業
近紅外光譜在製藥方麵的應用日趨廣泛(fàn),如中藥材的鑒別,藥物中活(huó)性組分的測定,固(gù)體藥(yào)劑的非破壞性表征,藥物生(shēng)產過程中各個階段(原料、生產過程中、成品)的(de)在線監控和產品鑒定等。
4.1中藥定性分析,對大黃、白芷、丹(dān)參、甘草、人參、紅參、等中藥進行正品、偽品以及不同產地和類別的(de)鑒別分析
4.2中藥定量(liàng)分析,測(cè)定銀杏、三七藥材、冬蟲夏(xià)草菌粉等中藥中的有效(xiào)成分含量,並且(qiě)已逐漸用於中藥生產過程中的(de)在線檢測。
4.3西藥定量分(fèn)析(xī),安體舒通、甲硝唑、撲(pū)熱息痛等(děng)藥物中的有效成分或品質可以利用近紅外光譜進行定量分析
4.4西藥(yào)定性分析,合格藥、劣藥和假藥(yào)進行鑒別,如羅紅黴素,並可以建立假藥識別係(xì)統。
5.石化工業(yè)
利用近紅外可以(yǐ)分析石油的性質(zhì)和品(pǐn)質,目前已較為廣泛地應用於煉油廠的化驗室(shì),並逐步用於在線過程(chéng)分析。
5.1汽油方麵,組分汽油和(hé)成品汽(qì)油,分析指標主要有辛烷值、烴類組含量等,乙醇汽油中的乙醇、甲醇、水分等成分的含量。
5.2柴油方麵,測定(dìng)直餾、加氫、催化裂化和成品柴油的十六(liù)烷值、密度、折光指數、凝點、閃(shǎn)點等指標。
5.3航空煤油方麵,測定的指(zhǐ)標有冰點、閃點、餾程、運動粘度、密度等多(duō)種性質。
5.4深色油品方(fāng)麵,用於測定潤滑油及其基礎油的粘度指數和族組成,原油的餾程,以及瀝青中的蠟含量(liàng)。
6. 生物醫學分析:血清(qīng)(或全血)中(zhōng)總膽固(gù)醇、甘(gān)油三酯(zhǐ)和總蛋白含量的分析。
7. 環境保護:海洋石油汙染分析、湖泊(bó)有機物富集。
8.其它行業
6.1刑(xíng)事鑒定:毒品分析、偽鈔鑒(jiàn)定。
6.2化學廢棄物:生物處理反應追蹤、廢棄物含量。
6.3煤炭:水分、灰分、品質分級。
近紅外光譜分析儀產品係(xì)列(liè)
光柵型近紅外光譜分析儀:
以光柵作為分光元件,光譜範圍廣,這類儀(yí)器技術成(chéng)熟(shú),通用性強,造價低。
幹涉濾(lǜ)光片型近紅外光譜分析儀:
以(yǐ)幹涉濾光片作為分光元件,這類儀器結構簡單、光通量大、專用性強。
線性(xìng)漸(jiàn)變濾光片近紅外光譜分析儀:
以線性漸變濾光片作為分光元件,這類儀器體積小、結構穩定,性價比高。
傅裏葉變換型近紅外光譜分(fèn)析儀:
是以邁克爾遜幹涉儀作為分光係統,這(zhè)類儀器分辨(biàn)率和信噪比高、波(bō)長穩定性好。
便攜式近紅外光譜分(fèn)析儀:
具有小型(xíng)化、輕量化、易攜帶、全天候等優點,對應現場檢測優勢明顯。
在線式近(jìn)紅外光譜快檢係統:
具有即時性、流(liú)程化、信息化、智能性等優點(diǎn),提升質量檢測水平。