近红外光谱分析在食品和药品检测中的应用

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1、近红外光谱分析在食品和药品检测中的应用Contents 一、近红外技术发展背景一、近红外技术发展背景 二、近红外技术检测原理二、近红外技术检测原理三、近红外技术的特点三、近红外技术的特点四、近红外技术的应用四、近红外技术的应用五、近红外技术的缺陷五、近红外技术的缺陷 近红外光谱技术是近几年发展起来的一种近红外光谱技术是近几年发展起来的一种快速检测技术，目前国外在很多领域已有较广快速检测技术，目前国外在很多领域已有较广泛的应用。自从泛的应用。自从Karl Norris 1986年使用近年使用近红外光谱技术和多元线性回归分析测定水分、红外光谱技术和多元线性回归分析测定水分、蛋白质和脂肪的含量成功后

2、，推进了人类对于蛋白质和脂肪的含量成功后，推进了人类对于红外技术的应用研究。由于近红外光谱区的信红外技术的应用研究。由于近红外光谱区的信 息含量较丰富，且近红外技术本身具有无污染、息含量较丰富，且近红外技术本身具有无污染、无前处理、无破坏性、在线检测及多组分同时无前处理、无破坏性、在线检测及多组分同时测定等优点，因此在食品、医药、化工、石油测定等优点，因此在食品、医药、化工、石油等领域获得了空前的发展。等领域获得了空前的发展。Part 2 Part 2 原理原理 红外光区分成三个区红外光区分成三个区: :近红外区（近红外区（0.752.5)0.752.5)、中、中 红外区红外区(2.525)(

3、2.525)、远红外区、远红外区(25300).(25300).近红外光谱属近红外光谱属于分子振动光谱，是由基频分子振动的倍频和合频于分子振动光谱，是由基频分子振动的倍频和合频吸收产生的。在该光谱区产生吸收的官能团主要是吸收产生的。在该光谱区产生吸收的官能团主要是含氢基团含氢基团XHXH键（键（X X为为C C、O O、N N、S S等）的特征信息，等）的特征信息，因此，几乎所以的有机物的一些主要结构和组成都因此，几乎所以的有机物的一些主要结构和组成都可以在它们的近红外光谱中找到特征信号，获得稳可以在它们的近红外光谱中找到特征信号，获得稳定的光谱图，然后在计算机的配合下，经过一系列定的光谱图，

4、然后在计算机的配合下，经过一系列的数学处理的数学处理, ,最后完成该成分的分析测定。最后完成该成分的分析测定。Part 3 特点特点 近红外可以在玻璃或石英介质中穿透，所用的样品池近红外可以在玻璃或石英介质中穿透，所用的样品池容器可以用常用的玻璃或石英制作，价格较低，使用也方便容器可以用常用的玻璃或石英制作，价格较低，使用也方便. .石英光纤可以用于近红外光谱技术，可以对有毒材料或恶劣石英光纤可以用于近红外光谱技术，可以对有毒材料或恶劣环境中样品的远程分析，同时也使光谱仪的设计得以多样化环境中样品的远程分析，同时也使光谱仪的设计得以多样化和小型化。和小型化。 作为分子振动能级近红外区域的倍频和

5、合频吸收系数很小，作为分子振动能级近红外区域的倍频和合频吸收系数很小，一般较红外基频吸收小一般较红外基频吸收小1 1至至3 3个数量级，故样品无需用溶液稀释个数量级，故样品无需用溶液稀释既可以直接测定，便于生产过程的实时测定。虽然吸光系数小既可以直接测定，便于生产过程的实时测定。虽然吸光系数小会妨碍样品中微量杂质的测定，但也保证了微量杂质或在红外会妨碍样品中微量杂质的测定，但也保证了微量杂质或在红外吸收弱的组分不至于干扰测定。吸收弱的组分不至于干扰测定。可以用于样品的定性分析，也可以得到精可以用于样品的定性分析，也可以得到精度较高的定量结果。度较高的定量结果。不破坏样品，不用试剂，故不污染环境

6、。不破坏样品，不用试剂，故不污染环境。分辨率高可同时对样品多个组分进行定分辨率高可同时对样品多个组分进行定性和定量分析性和定量分析，且检测速度快，在，且检测速度快，在1min1min内内Part 4 Part 4 应用v近红外技术在食品和农场品品质检测中的应用 近红外技术不需要对试样做处理且不破坏试近红外技术不需要对试样做处理且不破坏试样，凭借它的快速、准确和实时性，广泛应用样，凭借它的快速、准确和实时性，广泛应用在食品和农产品加工过程中的成分分析、品质在食品和农产品加工过程中的成分分析、品质检测以及在线品质监测与控制。检测以及在线品质监测与控制。 近红外光谱在奶制品工业中早期的应用是分近红外

7、光谱在奶制品工业中早期的应用是分析干燥后的奶制品、半干奶酪。现在采用近红析干燥后的奶制品、半干奶酪。现在采用近红外光谱监控加工过程中液体奶制品在进入蒸发外光谱监控加工过程中液体奶制品在进入蒸发系统时脂肪和水分的损失，进行现场调控，优系统时脂肪和水分的损失，进行现场调控，优化干燥过程，提高效率。化干燥过程，提高效率。v近红外光谱在制药工业的应用近红外光谱在制药工业的应用 药物的制备是通过混合、加工、成型及包装药物的制备是通过混合、加工、成型及包装等一系列过程统一完成的。要求每一过程中都等一系列过程统一完成的。要求每一过程中都必须对所有组分进行全面的表征。近红外光谱必须对所有组分进行全面的表征。近

8、红外光谱仪由于具有体积小，分析速度快及温度、压力仪由于具有体积小，分析速度快及温度、压力和振动等外界因素影响小的特点，可以安装在和振动等外界因素影响小的特点，可以安装在药物生产线上，直接非破坏性地监测每一步加药物生产线上，直接非破坏性地监测每一步加工过程中各个组分的含量和性质，及时发现问工过程中各个组分的含量和性质，及时发现问题，进行调整，从而避免整批产品的损失。除题，进行调整，从而避免整批产品的损失。除了速度快以外，还可以监测药品加工过程中可了速度快以外，还可以监测药品加工过程中可能引入的各种污染物。不影响药品的生产速度，能引入的各种污染物。不影响药品的生产速度，同时还能进行全面的监控。同时还能进行全面的监控。 Part 5Part 5v1.1.需要大量有代表性且化学值已知的样品建立需要大量有代表性且化学值已知的样品建立模型。这样，对小批量样品的分析用近红外就模型。这样，对小批量样品的分析用近红外就显得不实际了。显得不实际了。v2.2.模型需要不断更新，由于仪器状态改变或标模型需要不断更新，由于仪器状态改变或标准样品发生变化，模型也要随之变化了。准样品发生变化，模型也要随之变化了。v3.3.模型不通用，每台仪器的模型都不相同，增模型不通用，每台仪器的模型都不相同，增加使用的局限性。加使用的局限性。v4.4.建模本钱高，测试用度大。建模本钱高，测试用度大。