傅里葉變換近紅外光譜分析技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用
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一、應(yīng)用原理及特點(diǎn)
1.應(yīng)用原理
近紅外光譜區(qū)介于可見光區(qū)與中紅外光區(qū)之間，波長范圍為0.75～2.5μm， 渡數(shù)范圍為4000～13330/cm。由于近紅外光譜區(qū)與有機(jī)分子中含氫基團(tuán)(C-H、O-H、N-H)振動(dòng)的合頻與各級(jí)倍頻的吸收一致，因此通過掃描樣品的近紅外光譜，可得到樣品中有機(jī)分子古氫基團(tuán)的特征振動(dòng)信息 茶葉中的大多數(shù)有機(jī)化合物如茶多酚、氨基酸、蛋白質(zhì)、咖啡堿、還原糖、多糖(纖維素、半纖維素、淀粉、果膠)等都含有各種含氫基團(tuán)， 所 通過對(duì)茶葉的近紅外光譜分析可“ 測定這些成分的含量。而茶葉的品質(zhì)或品性與它所含有的各種化學(xué)成分直接相關(guān)。如纖維素、半纖維素的吉量決定了茶葉的老嫩度，氨基酸、茶多酚、咖啡堿含量及比例決定了茶沖泡后的口感。由此看出，通過分析茶葉的近紅外光譜， 不僅可 得到各種化學(xué)成分的含量，還能以此為依據(jù)，進(jìn)一步建立關(guān)于茶葉優(yōu)劣、級(jí)別、真假識(shí)別“及品種鑒定等一系列快速分析模型，從而可以從根本上避免現(xiàn)在茶葉化學(xué)測定的繁瑣和人工審評(píng)中因個(gè)人好惡帶來的誤差。
傅里葉變換近紅外光譜儀所運(yùn)用的傅里葉變換技術(shù)是通過機(jī)內(nèi)的邁克爾遜干涉儀動(dòng)鏡的勻速運(yùn)動(dòng)把待分析光變成干涉光(干涉圖)，干涉圖是分析光的干涉強(qiáng)度隨光程度變化的函數(shù)，也是干涉強(qiáng)度隨時(shí)問變化的函數(shù)。機(jī)內(nèi)的計(jì)算機(jī)采集干涉圖的數(shù)據(jù)，通過傅里葉變換(多次的數(shù)值積分)，把干涉圖變換成光譜圖。由于干涉光提供了很高波長分辨率的全光譜，因此傅里葉變換后的信號(hào)提供了較其他類型儀器通常所能達(dá)到的更高信噪比。傅里葉變換技術(shù)是信號(hào)姓理和渡譜解析的有力手段，利用傅里葉變換可從數(shù)據(jù)中提取更多的有用信息，即 傅里葉級(jí)數(shù)擬合原光譜曲線，用較少項(xiàng)的級(jí)數(shù)就可獲得與原光譜良好的近似，從而使所得譜線平滑，消除了部分噪音。因此傅里葉變換技術(shù)能使近紅外光譜儀有效地應(yīng)用于大量樣品的高精度快速分析。
2． 應(yīng)用的方法和特點(diǎn)
(1)茶葉近紅外光譜法測定步驟
運(yùn)用近紅外光譜鍘定茶葉樣品中所含的某種化學(xué)成分， 首先要建立光譜特征與該成分含量之間的數(shù)字模型。具體過程如下：① 選擇一定數(shù)量(60份以上)具有代表性的茶葉樣品(又稱標(biāo)準(zhǔn)樣品集) 2.用其他測試儀器或化學(xué)方法準(zhǔn)確測定各份茶葉中要預(yù)測成分的含量，作為真實(shí)值；3.用傅里葉變換蚯紅外光譜儀掃描標(biāo)準(zhǔn)樣品．集中各份茶葉的近紅外光譜圖；④ 運(yùn)用隨機(jī)軟件(0PUS QUANT-2定量分析軟件)中的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法、偏最小二乘法(PLS)在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立茶葉近紅外光譜圖和化學(xué)成分真實(shí)值之間的對(duì)應(yīng)模型；5.在以后運(yùn)用該模型進(jìn)行性速測定時(shí)還可以不斷地進(jìn)行檢驗(yàn)和校準(zhǔn)。多組分測定時(shí)，只須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品集中各份茶葉進(jìn)行多組分測定， 建立各組分和茶葉蚯紅外光譜圖對(duì)應(yīng)的模型即可。
測定時(shí)只需掃描待測茶葉樣品的近紅外光譜，通過欲測成分的對(duì)應(yīng)模型就可以得到樣品中該成分的含量。所以說傅里葉變換近紅外光譜儀不同于液相色譜、氣相色譜等大型測試儀器，它測定樣品成分含量的方法是建立在化學(xué)測定法或其他儀器測定基礎(chǔ)之上的，可以稱之為“再生”的測定方法。
(2)特點(diǎn)
傅里葉變換近紅外光譜法在建立模型時(shí)，需要挑選有代表性的標(biāo)準(zhǔn)樣品集并進(jìn)行大量的化學(xué)測定，是一項(xiàng)耗時(shí)長且相當(dāng)繁瑣的工作 而且模型將來對(duì)未知樣品預(yù)測的準(zhǔn)確度完全取決于模型韌建時(shí)化學(xué)測定的精確與否，這就要求化學(xué)測定一定要精確可靠。否則模型的可靠性就會(huì)降低。但只要模型準(zhǔn)確建立，在進(jìn)行茶葉樣品組分測定時(shí)，樣品盂需進(jìn)行任何前處理(如提取、消化等)就可 直接進(jìn)行近紅外圖譜掃描，做到無損檢測。并快速而準(zhǔn)確地測得組分含量，掃描后的樣品還可以挪作他用。
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