近紅外技術(shù)理論概要課件

談?wù)勀愕睦斫馐裁词墙t外分析技術(shù)？近紅外能作什么？近紅外不能作什么？你目前還想用近紅外來(lái)作什么？

談?wù)勀愕睦斫馐裁词墙t外分析技術(shù)？1800年4月

英國(guó)科學(xué)家

WilliamHerschel發(fā)現(xiàn)了紅外線Ref.J.NearInfraredSpectrosc.8,75-86.2000.1800年4月

英國(guó)科學(xué)家

WilliamHerschel近紅外發(fā)展史1800 第一個(gè)近紅外光譜被記錄(Herschel)

一個(gè)非常偶然的機(jī)會(huì)，發(fā)現(xiàn)了非可見(jiàn)光的存在160多年后才開(kāi)始近紅外的應(yīng)用1960s

KarlNorris于上世紀(jì)50年代在美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）

的支持下開(kāi)始進(jìn)行近紅外光譜分析技術(shù)用于農(nóng)產(chǎn)品(包括谷物、水果、蔬菜等)成份快速定量檢測(cè)的探討

研究。

近紅外發(fā)展史1971全世界第一臺(tái)商用近紅外進(jìn)入市場(chǎng)Neotec公司GrainQualityAnalyzer伊利諾伊州農(nóng)業(yè)部合作項(xiàng)目分析大豆的水分、蛋白和含油量磨粉分析漫反射技術(shù)濾光片Neotec-->PacificScientific-->FOSSNIRSystems近紅外發(fā)展史1971全世界第一臺(tái)商用近紅外進(jìn)入市場(chǎng)近紅外發(fā)展史1970s 近紅外光譜儀在不斷發(fā)展

電子部件更加穩(wěn)定

光路系統(tǒng)改善 帶有微處理器 采用濾光片技術(shù)，包括固定濾光片和傾斜細(xì)濾光片多元線性回歸方法(MLR)1975 CanadianGrainCommission加拿大糧食委員會(huì) 接受近紅外方法作為測(cè)定小麥蛋白的官方方法近紅外發(fā)展史1970s 近紅外光譜儀在不斷發(fā)展近紅外發(fā)展史1980 PacificScientific/Neotec ResearchCompositionAnalyzer(RCA)計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)光柵，全譜段掃描漫反射分析近紅外發(fā)展史1980 PacificScientific/Neot1980s 新的定標(biāo)技術(shù)的產(chǎn)生和采用主成分分析技術(shù)偏最小二乘法PartialLeastSquare(PLS)處理連續(xù)光譜數(shù)據(jù)，模型更完善穩(wěn)定對(duì)農(nóng)產(chǎn)品分析，PLS永遠(yuǎn)優(yōu)于MLR近紅外發(fā)展史1980s 新的定標(biāo)技術(shù)的產(chǎn)生和采用近紅外發(fā)展史近紅外發(fā)展史有關(guān)近紅外研究的文獻(xiàn)數(shù)量1930-1940 31940-1950 41950-1960 231960-1970 231970-1980

1521980-1990 >1000近紅外發(fā)展史有關(guān)近紅外研究的文獻(xiàn)數(shù)量近紅外發(fā)展史1994定標(biāo)新方法：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-解決非線性 ANNArtificialNeuralNetwork

為Infratec系列儀器提供全球適用的定標(biāo)

目前FoodScan等型號(hào)近紅外也采用ANN定標(biāo)近紅外發(fā)展史1994定標(biāo)新方法：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1987基于透射檢測(cè)技術(shù)的谷物原樣近紅外分析儀TecatorInfratec12211226-1225-1229125512651275TecatorFOSSTecator FOSSAnalyticalABFOSS近紅外發(fā)展歷程1987基于透射檢測(cè)技術(shù)的谷物原樣近紅外分析儀FOSS近紅FOSS近紅外發(fā)展歷程1995 NIRSystems推出基于數(shù)字信號(hào)控制的

全息光柵DDS系統(tǒng)FOSS近紅外發(fā)展歷程1995 NIRSystem2001 Infratec1241-基于光纖導(dǎo)光的透射DDS系統(tǒng)更高的儀器一致性FOSS近紅外發(fā)展歷程2001 Infratec1241-基于光纖導(dǎo)光的透射2002FoodScan/OliveScan-基于光纖導(dǎo)光的透射DDS系統(tǒng)FOSS近紅外發(fā)展歷程2002FoodScan/OliveScan2004 XDS-數(shù)字偏心光柵系統(tǒng)-更高的光譜性能

和儀器一致性，主要應(yīng)用于近紅外研究領(lǐng)域FOSS近紅外發(fā)展歷程2004 XDS-數(shù)字偏心光柵系統(tǒng)-更高的光譜性能FO2005InfraXact-基于光纖導(dǎo)光的后分光DDS反射系統(tǒng)FOSS近紅外發(fā)展歷程2005InfraXact-基于光纖導(dǎo)光的2011用戶界面友好的ISIscanNova軟件

最新的定標(biāo)技術(shù)

支持網(wǎng)絡(luò)連接

DA1650DS2500FOSS近紅外發(fā)展歷程2011用戶界面友好的ISIscan30余年的近紅外經(jīng)驗(yàn)，50多個(gè)近紅外專利使我們擁有以下榮譽(yù)：第一臺(tái)商用近紅外光譜儀.第一臺(tái)具有計(jì)算功能的近紅外光譜儀.第一臺(tái)光柵連續(xù)掃描式近紅外光譜儀第一臺(tái)數(shù)字控制全息掃描光柵近紅外光譜儀DDS.第一臺(tái)數(shù)控偏心全息掃描光柵近紅外光譜儀XDS第一臺(tái)光纖采樣系統(tǒng).第一臺(tái)在線光纖系統(tǒng).FOSS近紅外發(fā)展歷程30余年的近紅外經(jīng)驗(yàn)，50多個(gè)近紅外專利使我們擁有以下榮譽(yù)：Infratec系列早期 >7000臺(tái)Infratec1241 >6500臺(tái)NIRSystems系列分析儀 >10000臺(tái)InfraXact >1000臺(tái)FOSS近紅外發(fā)展歷程FOSS近紅外發(fā)展歷程N(yùn)IR技術(shù)目前所獲得的部分國(guó)際認(rèn)可

AACC美國(guó)谷物化學(xué)家學(xué)會(huì)39-21(大豆中的蛋白,油份,水分）39-21A（小麥中蛋白、水分）AOAC989.03(蛋白,酸性洗滌纖維,水分）USDA89-01（大豆中的蛋白，油份）90-101（小麥中的蛋白）ICC國(guó)際谷物協(xié)會(huì)

NIR技術(shù)目前所獲得的部分國(guó)際認(rèn)可近紅外技術(shù)在我國(guó)研究與應(yīng)用進(jìn)展七五期間，近紅外定標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)就列入國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃。在此期間以中國(guó)農(nóng)科院畜牧研究所為首，全國(guó)近20家研究所聯(lián)合完成了飼料用玉米等九個(gè)能量飼料大豆粕等4個(gè)蛋白飼料苜蓿粉等7個(gè)粗飼料蛋雞配合料干物質(zhì)，粗蛋白，粗纖維，和灰分組分的定標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)建立和定量分析工作近紅外技術(shù)在我國(guó)研究與應(yīng)用進(jìn)展七五期間，近紅外定標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)6個(gè)飼料的消化能和代謝能含量分析大麥等4個(gè)飼料原料的氨基酸分析米糠餅等6個(gè)飼料的植酸磷分析飼料添加劑中喹乙醇分析的定標(biāo)工作這些工作為NIR技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用提供了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)近紅外技術(shù)在我國(guó)研究與應(yīng)用進(jìn)展6個(gè)飼料的消化能和代謝能含量分析近紅外技術(shù)在我國(guó)研究與應(yīng)用進(jìn)GB/T18868-2002飼料中水分、粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、賴氨酸、蛋氨酸德快速測(cè)定近紅外光譜法Methodfordeterminationofmoisture,crudeprotein,crudefiber,crudefat,lysineandmethinione饌寫人國(guó)家飼料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心楊曙明宋榮近紅外技術(shù)在我國(guó)研究與應(yīng)用進(jìn)展GB/T18868-2002近紅外技術(shù)在我國(guó)研福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)飼料類定標(biāo)合作單位國(guó)家飼料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(北京)楊曙明主任從1998年開(kāi)始福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)飼料類定標(biāo)合作單位水稻類定標(biāo)合作單位農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(杭州)朱智偉

主任從2002年開(kāi)始福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)水稻類定標(biāo)合作單位福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)糖類應(yīng)用定標(biāo)合作單位廣西大學(xué)糖業(yè)中心(南寧)盧家炯

主任從2000年開(kāi)始福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)糖類應(yīng)用定標(biāo)合作單位福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)油菜類定標(biāo)合作單位農(nóng)業(yè)部油料及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(武漢)李光明主任從2000年開(kāi)始福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)油菜類定標(biāo)合作單位福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)谷物類定標(biāo)合作單位農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(哈爾濱)王樂(lè)凱

主任從2004年開(kāi)始福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)谷物類定標(biāo)合作單位福斯近紅外在國(guó)內(nèi)的主要合作機(jī)構(gòu)光譜學(xué)原理近紅外檢測(cè)技術(shù)介紹定標(biāo)技術(shù)簡(jiǎn)介

近紅外技術(shù)基本理論與應(yīng)用近紅外技術(shù)基本理論與應(yīng)用傳統(tǒng)分析手段的局限性破壞樣品，無(wú)法滿足育種研究要求測(cè)試周期長(zhǎng)投資大（需多臺(tái)精密分析儀器及大量人力）日常消耗多（人員，試劑，水，電........）環(huán)境污染（壓力越來(lái)越大）傳統(tǒng)分析手段的局限性破壞樣品，無(wú)法滿足育種研究要求傳統(tǒng)分析手段的局限性水分（GB5009.3-85)--8小時(shí)；灰份（GB5009.4-85)--11小時(shí)；粗蛋白（GB5009.5-85)--5小時(shí)；總淀粉（GB5009.9-85)--4小時(shí)。例如國(guó)標(biāo)中常見(jiàn)指標(biāo)分析的時(shí)間消耗:傳統(tǒng)分析手段的局限性水分（GB5009.3-85)--8一個(gè)很好的解決方法近紅外光譜分析——快速：一分鐘內(nèi)就能得到全部分析結(jié)果樣品無(wú)損：可對(duì)整籽粒直接進(jìn)行分析同時(shí)測(cè)定多個(gè)成分：蛋白、油份、水份，灰份，氨基酸等客觀：減少人為的操作誤差安全無(wú)污染：無(wú)化學(xué)試劑的使用及排廢一個(gè)很好的解決方法近紅外光譜分析——近紅外光譜波長(zhǎng)范圍紫外可見(jiàn)近紅外中紅外25004,000官能團(tuán)定性分析成分定量分析復(fù)雜有機(jī)體系的摻假鑒定表觀顏色分元素分析70014,28540025,00020050,00025,000nm400cm-1近紅外光譜波長(zhǎng)范圍紫外可見(jiàn)近紅外中紅外25004,000官能近紅外是如何工作的?近紅外光譜研究物質(zhì)分子對(duì)近紅外光（能量）的吸收界于電磁波譜780-2500nm光譜區(qū)段它屬于分子光譜的研究范疇，即研究物質(zhì)分子與

電磁波的相互作用.

近紅外是如何工作的?

光譜理論廣義的紅外光譜（包括中紅外光譜及近紅外光譜）

是由分子振動(dòng)吸收引起的紅外活性分子（包括對(duì)中紅外及近紅外譜區(qū)能量吸收分子）可理解為

一振動(dòng)雙極的機(jī)械模型（雙極具有電荷分離），每一雙極模型其振動(dòng)具有特殊的頻率及振幅。光譜理論廣義的紅外光譜（包括中紅外光譜及近紅外光譜）近紅外區(qū)吸收近紅外光譜主要是由分子中O-H,N-H,C-H,S-H鍵的

振動(dòng)吸收引起的，是這些振動(dòng)的組頻和倍頻吸收帶近紅外區(qū)光譜測(cè)試成分須含有O-H,C-H,N-H或S-H鍵-CH-OHNH-SH近紅外區(qū)吸收近紅外光譜主要是由分子中O-H,N-H,C-光譜理論紅外活性分子其振動(dòng)的基頻吸收發(fā)生在中紅外區(qū)，在近紅外區(qū)，表征為合頻吸收及倍頻吸收。倍頻吸收帶約發(fā)生在基頻吸收波長(zhǎng)的1/2及1/3處或2-3倍基頻吸收頻率處當(dāng)倍頻級(jí)別增加時(shí)，吸收強(qiáng)度將減弱光譜理論當(dāng)光能與分子振動(dòng)能量相匹配時(shí)，分子將吸收光能，

振動(dòng)能級(jí)將躍遷為新能級(jí)，表征為振動(dòng)振幅的增加在新能級(jí)時(shí)，分子振動(dòng)頻率保持不變光譜理論當(dāng)光能與分子振動(dòng)能量相匹配時(shí)，分子將吸收光能，光譜理論光譜學(xué)原理初始態(tài)偶極子分子混合入射光發(fā)生能級(jí)躍遷出射光激發(fā)態(tài)分子振動(dòng)能量水平ω

匹配偶極分子特征頻率的光被吸收光譜學(xué)原理初始態(tài)偶極子分子混合入射光發(fā)生能級(jí)光譜學(xué)原理光譜學(xué)原理紅外光(Infrared,780-25000nm)的能量與分子振動(dòng)能量相當(dāng)可以反映出不同的官能團(tuán)、化學(xué)鍵等信息，可劃分為——近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外，他們可應(yīng)用在不同場(chǎng)合。中紅外反應(yīng)的是分子的基頻振動(dòng)，可用于物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的推斷和一定的定量分析近紅外區(qū)是分子的合頻和倍頻吸收譜帶，主要用于定量分析和已知物質(zhì)的判別遠(yuǎn)紅外反應(yīng)的是分子的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，多用于遙感測(cè)量等領(lǐng)域光譜學(xué)原理紅外光(Infrared,780-25000nm)的能量與分合頻吸收不同化學(xué)鍵或同一化學(xué)鍵的不同振動(dòng)形式在其基頻波數(shù)（波長(zhǎng)的倒數(shù)）之和處形成的特征吸收例如：C-H鍵的伸縮振動(dòng)(2960cm-1/3378nm)和彎曲振動(dòng)(1460cm-1/6849nm)的合頻發(fā)生在2960cm-1＋1460cm-1＝4420cm-1/2262nm處

光譜學(xué)原理合頻吸收光譜學(xué)原理倍頻吸收在化學(xué)鍵基頻波數(shù)的倍數(shù)處形成的特征吸收例如：C-H鍵的伸縮振動(dòng)(2960cm-1/3378nm)倍頻出現(xiàn)在 2960cm-1╳

2=5920cm-1/1689nm和

2960cm-1╳

3=8880cm-1/1126nm處光譜學(xué)原理倍頻吸收光譜學(xué)原理近紅外譜區(qū)的能量吸收比中紅外譜區(qū)小1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，在樣品可以有較深的穿透，這就使得近紅外可以直接對(duì)原樣進(jìn)行分析，而不需要進(jìn)行粉碎、壓片、溶解等繁瑣的樣品處理過(guò)程。這一特點(diǎn)非常實(shí)用，不但節(jié)省了樣品分析的時(shí)間，更主要的是樣品在分析之后仍可繼續(xù)使用。光譜學(xué)原理近紅外譜區(qū)的能量吸收比中紅外譜區(qū)小1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，在樣品可以部分官能團(tuán)的典型NIR吸收位置近紅外光譜主要研究的是有機(jī)分子中與氫相連化學(xué)鍵的振動(dòng)吸收，包括：-CH，-OH，-NH，-SH，C=O等化學(xué)鍵光譜學(xué)原理部分官能團(tuán)的典型NIR吸收位置近紅外光譜主要研究的是有機(jī)分子脂肪在NIR中對(duì)應(yīng)的吸收基礎(chǔ)光譜學(xué)原理脂肪在NIR中對(duì)應(yīng)的吸收基礎(chǔ)光譜學(xué)原理蛋白質(zhì)在NIR中對(duì)應(yīng)的吸收基礎(chǔ)光譜學(xué)原理蛋白質(zhì)在NIR中對(duì)應(yīng)的吸收基礎(chǔ)光譜學(xué)原理糖類在NIR中對(duì)應(yīng)的吸收基礎(chǔ)光譜學(xué)原理糖類在NIR中對(duì)應(yīng)的吸收基礎(chǔ)光譜學(xué)原理水油份蛋白質(zhì)淀粉光譜學(xué)原理水油份蛋白質(zhì)淀粉光譜學(xué)原理玉米的近紅外光譜玉米的近紅外光譜近紅外吸收重要的波長(zhǎng)

92139CH/CO合頻吸收峰蛋白/淀粉102180NH鍵伸縮振動(dòng)一級(jí)倍頻蛋白質(zhì)82190CH/CO合頻吸收峰蛋白/淀粉72208CH/CO合頻吸收峰尿素/乳糖52270OH/CO合頻吸收峰淀粉/糖42310CH鍵伸縮一級(jí)倍頻油份22336CH鍵彎曲振動(dòng)一級(jí)倍頻纖維素

62230參比

近紅外吸收重要的波長(zhǎng)92139CH/CO合頻吸收峰蛋白/淀191445OH鍵二級(jí)倍頻水分181722CH鍵二級(jí)倍頻淀粉/纖維素171734SH鍵二級(jí)倍頻蛋白質(zhì)151759CH鍵二級(jí)倍頻油份131778CH/OH合頻吸收峰淀粉/纖維素121818CO鍵一級(jí)倍頻纖維素161940OH鍵一級(jí)倍頻水分111982NH/酰胺組合峰尿素142100COO一級(jí)倍頻淀粉/蛋白近紅外吸收重要的波長(zhǎng)

191445OH鍵二級(jí)倍頻水分181722CH鍵二級(jí)倍頻淀粉近紅外光譜特征和近紅外光譜解析特點(diǎn)1.信息范圍有機(jī)物近紅外分析的范圍比中紅外小，分子中只有基頻振動(dòng)在5000nm以下的振動(dòng)其倍頻吸收才能處于近紅外譜區(qū)2.信息量近紅外譜區(qū)除了有不同級(jí)別的倍頻譜帶外還包含許多不同形式組合的合頻吸收，造成了譜帶復(fù)雜，信息豐富。3.信息強(qiáng)度倍頻與合頻躍遷的幾率比基頻躍遷小得多，有機(jī)物在近紅外譜區(qū)摩爾吸光系數(shù)比中紅外區(qū)小1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，因此可以更深的穿透樣品反映樣品的內(nèi)部吸收信息，而不需要繁瑣的純化與分離樣品前處理近紅外光譜特征和近紅外光譜解析特點(diǎn)1.信息范圍4.由于轉(zhuǎn)動(dòng)光譜的疊加，以及各種使譜帶增寬的微觀因素，近紅外譜區(qū)的譜帶比中紅外光譜區(qū)的譜帶寬5.近紅外譜區(qū)的范圍比中紅外譜區(qū)小得多，加上譜帶寬而復(fù)雜，使近紅外譜區(qū)的譜帶嚴(yán)重重疊，難于用常規(guī)的方法解析圖譜，需要具有先進(jìn)化學(xué)計(jì)量學(xué)手段的專用近紅外軟件支持近紅外光譜特征和近紅外光譜解析特點(diǎn)近紅外光譜特征和近紅外光譜解析特點(diǎn)光譜學(xué)原理700100013001600190022002500波長(zhǎng)(納米)0.20.40.60.8三級(jí)倍頻吸收帶二級(jí)倍頻吸收帶一級(jí)倍頻吸收帶合頻吸收帶典型農(nóng)產(chǎn)品的近紅外圖譜光譜學(xué)原理70010001300160019近紅外技術(shù)理論概要課件近紅外檢測(cè)技術(shù)分類NIR =近紅外漫反射技術(shù)

NearInfraredReflectanceNIT =近紅外透射技術(shù)

NearInfraredTransmittance光源檢測(cè)器被測(cè)樣品光源檢測(cè)器被測(cè)樣品近紅外檢測(cè)技術(shù)分類NIR =近紅外漫反射技術(shù)光源檢測(cè)器被測(cè)不同波長(zhǎng)的近紅外光在固體樣品中的穿透能力不同NIT(800-1100nm2級(jí)和3級(jí)倍頻) 適合透射分析穿透力<30mm適合固體原樣（大顆粒未經(jīng)研磨）對(duì)于漫反射分析NIR(400-1100-2500nm) 基本反映樣品表面的吸收信息

適合固體粉樣或小顆粒的樣品近紅外檢測(cè)技術(shù)分類不同波長(zhǎng)的近紅外光在固體樣品中的穿透能力不同近紅外檢測(cè)技術(shù)分在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，很多產(chǎn)品的籽粒體積較大，并且內(nèi)部成分是不均勻的，不少品種的籽粒還包附有堅(jiān)硬的外殼，比如玉米、大豆。對(duì)于育種研究而言，希望能夠在不破壞籽粒的情況下就可以得到分析結(jié)果，以便繼續(xù)種植繁育。這種情況下，應(yīng)考慮選擇采用透射檢測(cè)方式的近紅外儀。近紅外檢測(cè)技術(shù)分類在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，很多產(chǎn)品的籽粒體積較大，并且內(nèi)部成分是不均勻的FOSSInfratecTM

系列近紅外谷物分析儀采用透射檢測(cè)技術(shù)適用固體原樣分析，主要應(yīng)用領(lǐng)域：小麥、大麥、玉米、大豆、水稻等谷物的分析，不破壞樣品配備STM模塊和液體樣品池，也可對(duì)液體進(jìn)行分析，目前已開(kāi)發(fā)酒類的應(yīng)用近紅外檢測(cè)技術(shù)分類適用固體原樣分析，主要應(yīng)用領(lǐng)域：小麥、大麥、玉米、大豆、水稻FOSSNIRSystems系列近紅外谷物/飼料/食品分析儀采用漫反射技術(shù)分析固體樣品大顆粒樣品建議研磨主要應(yīng)用領(lǐng)域：飼料，飼料原料，食品，制糖，土肥近紅外檢測(cè)技術(shù)分類FOSSNIRSystems系列近紅外谷物/飼料/食品分近紅外光譜分析定標(biāo)技術(shù)介紹近紅外光譜分析是間接的（第二手）分析方法，所以需要定標(biāo)樣品集利用定標(biāo)樣品集的參比分析數(shù)據(jù)與近紅外光譜建立定標(biāo)近紅外分析準(zhǔn)確度與參比方法數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高度相關(guān)近紅外分析精度一般優(yōu)于參比方法分析精度近紅外光譜分析定標(biāo)技術(shù)介紹近紅外光譜分析是間接的（第二手）分實(shí)驗(yàn)室分析蛋白

脂肪水分多變量統(tǒng)計(jì)模型

預(yù)處理模型驗(yàn)證（化學(xué)計(jì)量學(xué)）未知樣品預(yù)測(cè)蛋白

脂肪水分近紅外光譜定標(biāo)樣品集近紅外檢測(cè)技術(shù)分類實(shí)驗(yàn)室分析多變量統(tǒng)計(jì)模型未知樣品預(yù)測(cè)近紅外光譜定標(biāo)樣品集近紅近紅外分析定標(biāo)技術(shù)分類定標(biāo)模型的數(shù)據(jù)回歸技術(shù)主要有： MLR多元線性回歸 PLS偏最小二乘法 ANN人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近紅外分析定標(biāo)技術(shù)分類定標(biāo)模型的數(shù)據(jù)回歸技術(shù)主要有：近紅外定標(biāo)技術(shù)——MLR此方法主要用于簡(jiǎn)單樣品，光譜沒(méi)有疊加通常借助所分析成分的純品吸收光譜進(jìn)行定標(biāo)波長(zhǎng)選定所選定的波長(zhǎng)具有經(jīng)驗(yàn)性和近似性，在全譜帶農(nóng)產(chǎn)品近紅外分析中已不使用，目前主要用于濾光片式近紅外定標(biāo)由于不同農(nóng)產(chǎn)品各成分隨基體組分的變化產(chǎn)生吸收峰漂移，因此濾光片式近紅外在采用MLR對(duì)農(nóng)產(chǎn)品近紅外定標(biāo)時(shí)誤差較大MLR多元線性回歸近紅外定標(biāo)技術(shù)——MLR此方法主要用于簡(jiǎn)單樣品，光譜沒(méi)有疊加近紅外定標(biāo)技術(shù)——PLS采用主成分分析技術(shù)將光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為主成分?jǐn)?shù)據(jù)，然后和化學(xué)分析數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)進(jìn)行定標(biāo)建模，是目前近紅外分析較常使用的方法處理的數(shù)據(jù)庫(kù)大小有一定限度（幾百個(gè)為宜）。過(guò)大的樣品數(shù)據(jù)庫(kù)存在吸收非線性，分析存在誤差PLS偏最小二乘法近紅外定標(biāo)技術(shù)——PLS采用主成分分析技術(shù)將光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為主近紅外定標(biāo)技術(shù)——PLS光譜量化技術(shù)應(yīng)用FOSS公司在使用PLS方法進(jìn)行定標(biāo)開(kāi)發(fā)和升級(jí)時(shí)所使用的專利技術(shù)，可以在比較龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選出具有代表性的樣品進(jìn)行定標(biāo)運(yùn)算而不降低所得定標(biāo)模型的效果；在已獲得模型的實(shí)際使用中，還可以比較被分析樣品和定標(biāo)樣品集的相似程度和位置關(guān)系，有針對(duì)性地收集與原有樣品差異較大的樣品對(duì)定標(biāo)模型進(jìn)行升級(jí)完善。近紅外定標(biāo)技術(shù)——PLS光譜量化技術(shù)應(yīng)用近紅外光譜分析技術(shù)—光譜量化應(yīng)用光譜量化技術(shù)應(yīng)用1.收集樣品，并對(duì)光譜進(jìn)行主成分分析近紅外光譜分析技術(shù)—光譜量化應(yīng)用光譜量化技術(shù)應(yīng)用2.確定參與定標(biāo)范圍樣品集GlobalH=3.02.確定參與定標(biāo)范圍樣品集GlobalH=3.0近紅外光譜分析技術(shù)—光譜量化應(yīng)用2.確定參與定標(biāo)范圍樣品集GlobalH=3.0近紅外光譜分析技術(shù)—光譜量化應(yīng)用2.確定參與定標(biāo)范圍樣品集3.確定最終定標(biāo)樣品集GlobalH=3.0NeighborhoodH=0.63.確定最終定標(biāo)樣品集GlobalH=3.0Neig3.確定最終定標(biāo)樣品集GlobalH=3.0NeighborhoodH=0.63.確定最終定標(biāo)樣品集GlobalH=3.0Neig近紅外光譜分析技術(shù)—光譜量化應(yīng)用此時(shí)已確定那些樣品是“好”樣品——參與定標(biāo)建模的樣品.“好”樣品是光譜具有總體相似性（一筐蘋果中沒(méi)有混有橘子），并能代表光譜間最大差異的樣品（與其它樣品不重復(fù)）已得到所有的信息——樣品的掃描數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確的濕化學(xué)數(shù)據(jù)——可以建立數(shù)學(xué)模型來(lái)預(yù)測(cè)未知樣品已建立定標(biāo)成分的值近紅外光譜分析技術(shù)—光譜量化應(yīng)用此時(shí)已確定那些樣品是“好”樣近紅外光譜分析技術(shù)—光譜量化應(yīng)用GlobalH=3.0NeighborhoodH=0.6定標(biāo)的完善：利用所得定標(biāo)進(jìn)行日常分析過(guò)程中，可通過(guò)GH和NH繼續(xù)選擇新的樣品填補(bǔ)原有數(shù)據(jù)庫(kù)中的空白點(diǎn)，進(jìn)一步完善定標(biāo)。NH概念和計(jì)算是FOSS獨(dú)有的專利技術(shù)近紅外光譜分析技術(shù)—光譜量化應(yīng)用GlobalH=3.0近紅外定標(biāo)技術(shù)——ANN非線性定標(biāo)技術(shù)處理大樣品數(shù)據(jù)庫(kù)模型的適用范圍廣減少或降低定標(biāo)模型的調(diào)整工作InputlayerHiddenlayerOutputlayerUnits/NodesANN人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近紅外定標(biāo)技術(shù)——ANN非線性定標(biāo)技術(shù)InputHidden近紅外定標(biāo)技術(shù)——ANN解決定標(biāo)面臨的吸收非線性問(wèn)題處理大的數(shù)據(jù)庫(kù)，不會(huì)出現(xiàn)因數(shù)據(jù)庫(kù)龐大而造成的定標(biāo)誤差大或者過(guò)擬和的問(wèn)題大數(shù)據(jù)庫(kù)定標(biāo)可以提高定標(biāo)測(cè)試的適用范圍，原定標(biāo)基本不需要調(diào)整；向原定標(biāo)中添加新樣品時(shí)，不影響原定標(biāo)的測(cè)試準(zhǔn)確度ANN定標(biāo)意味著近紅外定標(biāo)即裝即用ANN人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近紅外定標(biāo)技術(shù)——ANNANN人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近紅外定標(biāo)技術(shù)小結(jié)MLRPLSANN定標(biāo)時(shí)可處理的樣品數(shù)據(jù)量小30–100定標(biāo)所處理樣品量需要多個(gè)不同的定標(biāo)大100–1000定標(biāo)所處理樣品量很大定標(biāo)最少需要1000份樣品一個(gè)定標(biāo)可覆蓋寬泛圍的樣品地域變異傳輸性差好很好應(yīng)用性有限大很大全球范圍定標(biāo)近紅外定標(biāo)技術(shù)小結(jié)MLRPLSANN定標(biāo)時(shí)可處理的樣品數(shù)據(jù)量

近紅外技術(shù)的定標(biāo)過(guò)程

及應(yīng)用圖例近紅外技術(shù)的定標(biāo)過(guò)程

及應(yīng)用圖例近紅外技術(shù)的定標(biāo)過(guò)程圖例近紅外技術(shù)的定標(biāo)過(guò)程圖例比爾定律吸光度與樣品濃度間的關(guān)系通過(guò)比爾定律描述：

A=abc

在這里:A=某一波長(zhǎng)的吸光度a=摩爾吸光系數(shù)b=吸收介質(zhì)的光程c=樣品濃度比爾定律吸光度與樣品濃度間的關(guān)系通過(guò)比爾定律描述：2005年4月25日星期二97%OH47%57%85%68%77%吸光度大小與樣品濃度成正比.C=B0+B1X1Concentration%=0.222+-1065.8*Absat2064CB0B1X1

2005年4月25日星期二97%OH47%57%85%簡(jiǎn)單的線性回歸Beer-Lambert定律吸收強(qiáng)度與樣品濃度成正比(對(duì)漫反射技術(shù)，吸光系數(shù)和光程是固定的常數(shù))定標(biāo)模型可描述為:C=k0+k1A1k0=截距 k1=斜率A1=吸光度簡(jiǎn)單的線性回歸Beer-Lambert定律Near-InfraredSpectroscopy

近紅外定量分析方法常規(guī)分析模型驗(yàn)證散射校正定標(biāo)回歸技術(shù)建立定標(biāo)模型樣品收集線性定標(biāo)模型Cnirs=B0+B1*A1+B2*A2+............+Bk*AkNear-InfraredSpectroscopy

近紅建立近紅外分析方法

建立近紅外定量模型的最終目標(biāo)是

一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的和可預(yù)測(cè)的模型。

建立近紅外分析方法 建立近紅外分析方法…..

I. 定標(biāo)樣品集A. 樣品數(shù)目-根據(jù)檢測(cè)成分的數(shù)目B.

產(chǎn)品本身的變異程度而定如品系多C.樣品濃度的分布狀態(tài)D. 定標(biāo)系列必須包含樣品變化1. 經(jīng)常收集樣品(不是只在一天或一段時(shí)間)2. 結(jié)合不同的過(guò)程變化(不同的供應(yīng)商，季節(jié)，顆粒度等)E. 濃度范圍需5-２０倍于標(biāo)準(zhǔn)方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差。建立近紅外分析方法….. I. 定標(biāo)樣品集建立近紅外分析方法….. II. 標(biāo)準(zhǔn)方法A.什么是標(biāo)準(zhǔn)方法準(zhǔn)確度?B.什么是標(biāo)準(zhǔn)方法精度?C.

近紅外方法的準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)偏差SD是標(biāo)準(zhǔn)方法的1.2-1.5倍D.

近紅外方法的精度標(biāo)準(zhǔn)偏差SD比經(jīng)典高10倍（顯著特點(diǎn)）E.

尤其對(duì)于濃度極端的樣品，需采用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行雙平行或三平行分析建立近紅外分析方法….. II. 標(biāo)準(zhǔn)方法建立近紅外分析方法….. III.驗(yàn)證樣品集A. 類似于定標(biāo)樣品集樣品收集–包含相同的變化B. 如果樣品許可，可保存高，中，低濃度三種樣品作為“標(biāo)準(zhǔn)樣”－

定期分析，用于儀器／定標(biāo)檢查的控制樣建立近紅外分析方法….. III.驗(yàn)證樣品集