近紅外光譜分析技術介紹
近紅外光譜是指波長介於可(kě)見光區與中紅(hóng)外區之間的(de)電磁波,譜區(qū)範(fàn)圍為780 nm—2500nm,主要是C-H、N-H、O-H 等含氫不(bú)同基團產生(shēng)的光譜在吸收峰位置和強度(dù)上有所不(bú)同,所以(yǐ)近紅外光譜可以根(gēn)據光譜中吸收峰(fēng)的位(wèi)置和形狀(zhuàng)來推斷未知物結構,根據特征吸收峰的強度來測定(dìng)混合(hé)物中各(gè)組分的含量。這項技術是通過測定被測物質在近(jìn)紅外(wài)譜區的特征光譜並利用適宜的化學計量學(xué)方法提(tí)取相關信息後,對被測物質進行定(dìng)性、定量分(fèn)析的一種分析技術。
近些(xiē)年的發展過程中,近紅外光譜儀器得到不斷改進和完(wán)善,針對不同樣品類型的測量附件也逐漸完備(bèi)、化學計量(liàng)學算法日趨(qū)普及,近紅外光譜技(jì)術在(zài)工業(尤(yóu)其是大型流程(chéng)工業)應用中(zhōng)的優勢逐漸被人們所認識,迅速被應用到實驗室快(kuài)速分析、現場分析以及在線分析(xī)中,為企業帶來豐厚的效益。更為重要的是,在一些行業近紅外光譜(pǔ)技(jì)術成(chéng)為促進技(jì)術進步(例如生產工藝的改革)以及提高科學管理(例如保證產品質量)的重要手段(duàn)之一,已成為現代優化操作和控製係統中的一個重要組成部分。近紅外光譜儀器逐漸成(chéng)為農產品、食品、藥品、石化、日(rì)用消費品成分快速檢測的(de)首選儀器。
近紅外光譜分析技術的優點:
1.分析速度快;
2.樣品不需預處理
、操作簡單;
3.無浪(làng)費
、無汙染,不破(pò)壞樣(yàng)品;
4.一次測試(shì)可以測定多種成分和指標;
5.具有很高(gāo)的檢測精度和穩定性;
6.可以透過包裝材料進行測(cè)定(dìng);
7.工業上可以(yǐ)做到實時監(jiān)控;
8.具有廣泛的分析應用(yòng)領域;
近紅外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、大豆中蛋白質、含油量、澱粉、水分、各種氨基酸含量的(de)測定;油菜籽(zǐ)、大(dà)麥、菜豆中纖維素含量的檢測。
1.2 農產品的分類(lèi):如檢測煙草中總氮、水分、尼古丁、煙堿、總糖、還原糖、灰(huī)分、香料(liào)、保濕劑的含量並對(duì)其作物產地、季節鑒(jiàn)別、品質分級的定(dìng)性分析;對(duì)茶葉中總氮、遊離氨基(jī)酸、水分(fèn)、茶多酚、咖啡堿及水果、蔬菜中的酸度、含糖量、維生素、水分、纖維素、可(kě)溶性固形物含量的定量分析,在其品質分級、良種(zhǒng)選育中提供了嶄新的技術手段。
1.3 檢(jiǎn)測可耕土壤的物理和(hé)化學變化及(jí)汙染物的測定(dìng),如檢(jiǎn)測土壤中有機質、灰分、氮、磷、鉀、腐殖質(zhì)的含量和(hé)分析燃油汙染程度(dù),在農業生(shēng)產過程中可實時的(de)監控土壤的理化狀況。
2.飼料工業
2.1營養指標含量的(de)快速測定
比如,飼料(liào)中(zhōng)水分、粗蛋白質、粗(cū)纖維、粗(cū)脂肪、賴(lài)氨酸、蛋氨酸,魚粉中肉骨粉(fěn),混合肥料 中氮、磷、鉀、鈉(nà)、鈣、有機質,豆粕中水分、蛋白質粗脂肪、粗纖維和可利用氨基酸含量的快速定(dìng)量測定與定性分析。
3.食品工業
食品工業(yè)領域中,近紅外光譜(pǔ)可運用於食(shí)品品質(zhì)分析及食品加工過程中組成成分的變化:
3.1食品品質分析測量對象及成分(fèn)
乳製品中蛋白質、乳糖(táng)、脂肪、乳酸(suān)、灰分、固形物(wù)、水(shuǐ)分、酪蛋白;肉類、魚類、蛋類蛋白質(zhì)、脂肪、含水量、鹽分、熱量、氨基酸、脂肪酸、纖維素;飲料(liào)中咖啡因、葡萄(táo)糖、果糖、蔗糖、酸度、有機酸、真偽鑒別;食用油、醬(jiàng)油中(zhōng)碘價、酸值、黃色素、紅色素、黏度、鹽、氮、酒精、乳酸、穀氨酸;轉基(jī)因食品中監測蛋(dàn)白或DNA 的(de)變化、標記基因的轉變等。
3.2食品加工過程中組成變化的監控
通過檢(jiǎn)測(cè)麵包(bāo)、餅幹(gàn)中蛋白質、脂肪、水分、澱粉、麵筋值等成分含量的變化來控(kòng)製烤製食品的質量,檢測蘋果、葡萄梨、草莓等果汁加工過(guò)程中可(kě)溶性和總固形物的含量,在酒類生產線上,監測發酵過程中組成成分含量變(biàn)化,紅酒(jiǔ)中乙醇、含(hán)糖量、有機酸(suān)、含氮量、pH 值以及真偽鑒別,白酒原料中的水分、澱粉、支鏈澱粉、pH值、殘糖,啤酒、大麥原料中的(de)水分、麥芽糖(táng)、啤酒中的乙醇和麥芽糖。
3.3水果(guǒ)類內部品質的評定
傳統的水果和蔬菜(cài)的品質是根據其外部顏色、形狀、大(dà)小、傷痕(hén)等來鑒(jiàn)定的,僅僅水果外部的參數(shù)特(tè)征,通過近紅外光譜技術(shù)可以實現其內部參數如甜度、脆度以及內部有無(wú)病蟲害等(děng)的準確、快速的測量(liàng),比如蘋果水心病的鑒定。
4.製藥工業
近紅外光譜(pǔ)在製藥(yào)方麵的應用日趨廣泛,如中藥材的鑒別,藥物中活性組分的測定,固體藥劑的非破壞性表征,藥物生產過程中各個階段(原料、生產過程中、成品)的在線監控和產品鑒定等。
4.1中藥定性(xìng)分析,對大黃、白(bái)芷、丹參、甘草、人參(cān)、紅參(cān)、等中藥進行正品(pǐn)、偽品以及不同產地和類別的鑒別分析
4.2中藥(yào)定量分析,測定銀(yín)杏、三七藥(yào)材(cái)、冬蟲(chóng)夏草菌粉等中藥中的有效成分含量,並且已逐漸用於中藥生產過程中的在線檢測。
4.3西藥(yào)定量分析,安體舒(shū)通、甲硝唑、撲熱息(xī)痛等藥物中的有效成分或(huò)品質可以利用近紅(hóng)外光譜進行(háng)定量分析
4.4西藥定性分析,合(hé)格藥、劣藥和假藥進行鑒別,如羅紅黴素,並可以建立假藥(yào)識別(bié)係統。
5.石化工業(yè)
利用近紅外可以分析石油的性質和品質,目前(qián)已較為廣泛地應用於煉油廠的化驗室,並逐步用於在線過程分析。
5.1汽油方麵,組分汽油和成品汽油,分析指標主要有辛烷值、烴類(lèi)組含量等,乙醇汽油(yóu)中的(de)乙醇、甲醇、水分等(děng)成分(fèn)的含量。
5.2柴油方麵,測定直餾、加(jiā)氫、催化裂化和成(chéng)品柴(chái)油的十六(liù)烷值、密度(dù)、折光指數、凝點、閃點等指標。
5.3航空煤(méi)油方麵,測定的指(zhǐ)標有冰點、閃點(diǎn)、餾程、運動粘度、密度等多種性質。
5.4深色油品方麵,用於(yú)測定潤滑油及其基礎油(yóu)的粘(zhān)度指(zhǐ)數和族組成,原油的餾程,以及瀝(lì)青中的蠟含(hán)量。
6. 生(shēng)物醫學分析:血清(或全血)中總膽固醇、甘油三酯和總蛋白含量(liàng)的分析。
7. 環境保護:海洋石油汙染分析、湖泊有機物富集。
8.其它行業
6.1刑事鑒定:毒品分析、偽鈔鑒定。
6.2化學廢(fèi)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列
光柵型近紅外光譜(pǔ)分析(xī)儀:
以光(guāng)柵作為分(fèn)光元件,光譜範圍廣,這類儀器技術成熟,通用性強(qiáng),造價低(dī)。
幹涉濾光片型近紅外光譜分析儀:
以幹涉濾光片作為分光元(yuán)件,這類儀器結構簡單、光通量大、專用性強。
線性漸變濾光片近(jìn)紅外光譜分析(xī)儀:
以線性漸變濾光片作為分光元件,這類儀(yí)器體積小、結構穩(wěn)定,性價比高。
傅裏葉變換型近紅外光譜(pǔ)分析儀(yí):
是以邁克爾(ěr)遜幹涉儀作為分光係統,這類儀器分辨率和信噪比高、波長穩定性好。
便攜式近紅(hóng)外光譜(pǔ)分析儀:
具有小(xiǎo)型化、輕量(liàng)化、易攜(xié)帶、全天候(hòu)等(děng)優點,對應現場檢測優勢明顯。
在線式近紅外光譜快檢係統:
具有(yǒu)即時性(xìng)、流程化、信息化、智能性等優點,提升質量(liàng)檢測水平。