时间：2023-05-30 09:58:42
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇光谱学分析，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：转基因食品 分析检测技术 缺陷 标识
中图分类号：TS207.3 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2015）02-0035-01
文章主要对转基因的原料作物以及转基因成分进行分析检测，消费者需要了解到插入的外源基因的信息以及外源基因的表达产物是否对人体以及环境有害，这就需要很高的转基因食品的分析检测技术。分析检测技术的基础为标识制度，标识制度有自愿标识制度和强制标识制度，尽管各国之间标识制度不同，但食品进出口时仍需对标识制度进行参照。转基因食品的分析检测技术主要有组学分析技术、光谱学分析技术、DNA水平和蛋白质水平检测策略、分子特征分析检测技术、转基因快速检测技术、转基因定量检测技术等。
1 转基因食品标识制度
到目前为止，世界上有超过50个国家对转基因食品采取了标识制度。这类制度可大体分为两类，一类是强制性标识，另一类是自愿型标识。其中，有着非常严格和预防性的法律制度以及对需要标识的阈值进行规定的国家为中国和欧盟等；另外，采取自愿标识通常在只有食品中存在明显差别如过敏原的情况下才进行标识。尽管各国采用不同的标识制度，但是除却政治因素，各国考虑更多的是实际检测能力。经过批准进口的转基因食品全都具备相应标识制度，所以说，转基因食品标识制度是转基因食品的重要组成。
2 转基因食品分析检测技术
随着各种技术的不断发展变化，转基因分析检测技术也不断进行发展。转基因食品的非期望效应的评价依赖于组学分析技术，而数字PCR技术的出现和好的弥补了普通PCR技术在转基因检测方面的缺陷[1]。在精确定量方面基因拷贝数的绝对定量通过一定的技术也能够实现，另外，等温扩增技术和试纸显色原理在快速检测领域的应用，能够帮助特殊岗位的工作人员进行快速检测。
2.1 组学分析技术
组学分析技术含有蛋白组学、转录组学以及代谢组学等技，是对一类个体系统集合的分析技术。蛋白组学指在特定的时间和环境下，对一个细胞中全部蛋白质表达进行研究的技术。蛋白组学主要研究某一细胞或者生物在一定的病理及生理情况，其蛋白质的特点、数量、功能等[2]。转录组学主要研究细胞在表达某一功能其基因的和，其研究成果为外源基因表达的信息和外源基因进入受体中所表达的状况。代谢组学主要是对细胞在特定时间和环境下全部的小分子代谢物质进行研究。
2.2 光谱学分析技术
近红外光谱检测是转基因光谱学技术的主要技术。近红外光谱检测的优点在于其穿透性很强，因此不需要对其检测物质进行基因组提取或者预处理。尽管还不能确定转基因光谱学检测的准确性，但是光谱学检测的优势在于简单迅速和无损检测。因为消费者格外关注转基因食品的安全问题，因此，光谱学和组学分析的关注方面都在转基因食品的非期望效应上。
2.3 DNA水平和蛋白质水平检测策略
到目前为止，国内外对转基因食品的分析检测技术的的主要研究方面是在蛋白质和核酸上。在实际应用过程中，以DNA作为检测基础的检测技术被广泛应用的原因在于其检测的灵敏度较高并具有特异性[3]。聚合酶链式反应也是被广泛使用的转基因分析技术之一。另外，较为常用的还有酶联免疫吸附法。PCR技术是DNA水平检测较为常用的技术，因其导入受体的外源基因的位置和大小无法确定，所以，在检测过程的实现需要筛选技术的辅助。其中，使植物体能够稳定表达的低拷贝基因内标基因和标准物质是PCR检测中常用的物质。
2.4 分子特征分析检测技术
将转基因作物或食品中受体所插入的外源基因的所有信息称为分子特征，主要有外源基因的特异序列、插入位点及数量、外源基因两侧的侧翼序列等。这些信息是整个分析检测技术的基础，能够辅助转基因作物或食品分类、评价等。分子特征既是转基因分析对象的同时，又是转基因的检测对象，在快速检测和精准定量检测中起着重要作用，另外，在组学分析技术中也有着重要影响。
2.5 转基因快速检测技术
完善的转基因食品分子特征信息相当于一个巨大的信息筛选库。但是在地方食药监局和港口出入境检疫局的工作人员对精准、高效的检测未知样品的技术重视程度更高。转基因分析检测在实际中的应用应该是没有进行专业培训的工作人员也能够利用技术手段来进行检测。其中PCR技术需要在变温的条件下进行多步骤的操作，显然不符合高效的原则，因此，有必要进行开发恒温下的检测技术。转基因快速检测技术有等温扩增检测技术、试纸检测技术等。
2.6 转基因定量检测技术
制定标识的基础为分子特征，而利用定量检测技术可以实现对标识阈值的确定。一方面，定量检测技术能够在科研工作中进行样品转基因相对含量以及外源基因拷贝数的确定；另一方面，定量检测技术还可以在田间对样品的含量进行确定，并依据其阈值提供处理措施。作为贯穿整个转基因分析检测工作的技术手段，定量检测技术为标识制度提供了科学依据。有传统的定量检测技术、数字PCR检测技术、新材料辅助的定量检测技术等。
3 结语
自世界上首例转基因作物耐草甘膦品系转基因大豆问世以来，转基因作物开始飞速发展，传统农业受到很大的冲击。随着转基因作物的快速发展，越来越多的转基因食品流入市场，转基因食品在满足人们物质生活需要的同时，人们开始注重转基因食品的安全性。世界各国纷纷出台了一系列的管理制度来预防转基因食品带来的安全问题，在1922年，世界各国倒成了《卡塔赫纳生物安全议定书》来对转基因食品进行规范。对转基因食品进行标识和监管的首要任务就是对转基因食品进行成分分析检测，因此，转基因食品分析检测技术的发展对转基因食品的安全有着至关重要的影响，此技术也属于全球食品安全检测的重要技术，值得推广借鉴。
参考文献
[1]曹福成.试论转基因食品检测技术研究进展[J].科技与企业，2013，（9）：338.
关键词：近红外光谱 化学计量学 中药材
我国中药资源丰富，应用历史悠久。然而由于我国中药生产工艺及质量控制技术水平较低，严重制约我国中药产业现代化的发展。随着现代科学技术的发展，药物分析方法己经从传统的化学分析发展到仪器分析阶段，紫外可见分光光度法、薄层扫描色谱法、电泳法、气相和高效液相色谱法及各种联用分析技术等己经应用到中药材分析中。但这些方法都需要经过复杂的样品准备和预处理，测定成本高且效率较低，因此难以用于中药产品及其生产过程的快速分析。
近年来国际上提出了一种全新的药物非破坏快速分析法，该法是将化学计量学同近红外（NIR）光谱分析法相结合而形成的新技术。由于NIR光谱分析法操作简便、快速、能非破坏的对各种样品进行快速、精确的分析，加之分析仪器的数字化和化学计量学的发展，运用化学计量学方法已能很好的解决光谱信息的提取及背景干扰方面的影响。因此，NIR光谱在制药工业中的应用日趋广泛。随着中药产业现代化进程的逐步加快，NIR光谱分析法被引入到中药材分析领域，在中药材鉴别和有效组分定量分析等方面取得了可喜的进展，显示出NIR光谱分析技术在中药材分析中具有广阔的发展空间。
一、NIR技术简介
近红外光谱是人们发现最早的处于可见光和中红外光之间的非可见光谱区域。许多有机物在该区域有着特征性吸收，且不同光谱波段的吸收强度与该物质的分子结构及浓度之间存在一定的对应关系。它的发现已有近200年的历史，而近红外光谱分析方法却仅在最近这二十年间才得到了迅速发展和广泛应用。特别是进入90年代后，现代近红外光谱成为了发展最快、最为引人瞩目的光谱分析技术，是化学计量学与光谱测量技术的有机结合，被誉为分析的巨人。而我国对近红外光谱技术的研究及应用起步相对较晚，但逐渐受到关注，并在光谱仪器研制、配套软件开发、基础研究和应用等方面取得了丰硕的成果，并带来了极好的经济效益与社会效益。
二、常见的化学计量学方法
目前，在NIR 光谱分析中最常用的化学计量学方法为多元校正方法，主要包括：多元线性回归、主成分分析、主成分回归和偏最小二乘等。最近十几年，包括人工神经网络、遗传算法和模糊逻辑系统等软计算方法在化学中的应用得到了越来越多的关注。由于中药材化学物质体系非常复杂，待分析的药效成分多是混合体，如各种中药制剂和天然药物等。同时在中药材质量控制中，由于中药生产方式：提取、炮制、煎煮等对待测成分的影响，又存在着动态化学变化和新成分的生成，致使其内部有效成分复杂多变，难以阐明。所以，在实际的中药材分析应用中，使用常规的NIR光谱多元校正建模或模式分类等方法往往不能取得理想的定性或定量分析结果，导致其成为阻碍中药NIR光谱分析技术应用发展的瓶颈。为此，有必要进一步研究中药材的NIR光谱计算分析方法学。
三、NIR技术在中药材分析中的应用
中药材分析包括定性分析和定量分析两个方面。定性分析多为对中药材及中成药的真假鉴别、产地鉴别和来源鉴别。汤彦丰等[1]将近红外漫反射光谱分析技术与人工神经网络方法相结合, 对52种大黄样品进行了测定和鉴别, 正确率可达96%。刘沭华等[2]采用近红外光谱法结合近邻法和多类支持向量机等模式识别技术对来自4个不同产地的269个白芷样本和6个不同产地的350个野生和栽培丹参样本进行了产地鉴别。刘荔荔等[3]采用傅立叶变换近红外光谱结合聚类分析对7种红曲霉属真菌发酵制成的红曲药材进行了成功鉴别。
中药材的定量分析主要指对中药材有效成分含量的测定, 于晓辉等[4]将近红外光谱技术与径向基函数神经网络相结合,对42种大黄样品中的主要有效成分: 蒽醌类化合物、水溶性蒽甙类化合物、芪甙类化合物和鞣质类化合物进行了定量预测分析。朱向荣[5]应用近红外光谱分析技术结合化学计量学方法, 成功的测出中药清开灵注射液中间体总氮和栀子苷的含量。赵玉清等[6]采用近红外光谱建立了偏最小二乘模型，实现了对黄芪提取液中总皂苷含量的测定。
四、展望
为了更好发挥近红外光谱法在中药领域的快速分析作用，拓展各种化学计量学方法的应用范围，为其在中药材分析中的应用打下一定基础，当前必须进行中药材近红外光谱的化学计量学方法研究，特别是发展近红外光谱非线性建模方法、特征光谱信息提取、化学信息模式识别以及模糊聚类分析等方法，发展形成中药材快速分析新技术，实现中药生产全过程质量监控，这对于推进我国中药产业现代化进程具有重大理论意义和实际应用价值。
参考文献
[1]汤彦丰, 张卓勇, 范国强 光谱学与光谱分析 2004, 24 (11): 1348-1351
[2]刘沭华，张学工，周群，光谱学与光谱分析 2006，26（4）∶629-632.
[3]刘荔荔, 邢旺兴, 贾暖, 林培英, 必鹤鸣, 吴玉田 第二军医大学学报2002，23（11）:1230-1232
[4] 于晓辉, 张卓勇, 马群, 范国强 光谱学与光谱分析 2007, 27 (3): 481-485
关键词：DOAS；光谱测量；ARM
引言
传统的光谱测量多以电化学和红外光谱法。电化学分析仪存在寿命短，零点漂移大等缺点，最为主要的是只能够测出SO2和NO2的差值，会对测量结果产生较大影响。而红外光谱分析仪因为不具有NO2频谱的吸收峰而无法测量出其浓度[1]。
在上世纪80年代时，德国海德堡大学，环境物理研究所，Platt.U和Perner.D提出了DOAS技术。DOAS方法具有原理和结构简单、响应速度快、精度高等优点。基于DOAS的光谱测量系统以DOAS技术为基础，把庞大的光学系统模型微型化，进而引入到实验室的研究应用范畴，具有简易轻便的特点[2]。且只要光谱内显现出的化学成份，系统都可以对其做精确测量。该系统主要特点是使用便携式的光纤光谱仪来进行光谱数据采集，本系统使用的光纤光谱仪为美国海洋光学公司推出的Maya2000 pro，能够精准的求解出被测气体的浓度，且有效的避免零点漂移问题及交叉干扰。
1 结构设计
系统总体结构如图1所示。
基于DOAS的光谱测量系统主要有三部分功能，包括数据采集、数据处理和数据显示。
数据采集：获得光谱仪的烟气数据；
数据处理：通过ARM处理器将采集的数据进行求解运算；
数据显示：通过LCD显示屏显示浓度。
2 数据采集模块
数据采集模块所用的硬件设施包括烟气采样泵、采样探头、紫外光源和光纤光谱仪。烟气采样泵和采样探头具有相似的功能，都用来采集标准大气环境下的烟气样本；Maya2000 pro光纤光谱仪能将气体的光学信号转换为电学信号；通过光谱操作软件即可显示出光谱数据。
3 数据处理模块
（1）ARM处理器通过usb线与光谱仪连接通讯，获取光谱仪的光谱数据。此过程中，需要定义几个函数：
bool SendControlCommand（unsigned char command）；获取设备硬件信息
bool SendCommand（unsigned char *buf）；获取数据
bool GetQueryInfo（unsigned char *buf）；获取查询信息
bool GeSpectratdata（unsigned char *buf）；获取光谱仪数据
（2）数据处理功能是指ARM处理器对于接收到的光谱数据采用DOAS算法反演出气体的浓度。DOAS技术是指气体被紫外光照射不同的气体分子吸收不同波长的光分子，这样光分子的强度和结构，都会发生变化。通过对光谱仪采集到的吸收光谱进行分析，就可以得到气体的种类和浓度。
DOAS技术最基本的思想是比尔郎伯定律。其数学表达式为：
对于（5）式，传统的解决方法是通过多元线性回归模型和最小二乘拟合方法来求解浓度。
4 数据显示模块
数据显示模块是由LCD显示屏来完成的。数据显示模块使用Qt GUI来开发数据显示界面。Qt是一个应用于界面开发的程序框架，它具有跨平台的特性。
5 结束语
本系统基于传统的差分吸收算法，通过光谱仪采集数据，ARM处理器求解数据，LCD显示屏显示数据。集光学，电子学，计算机学于一体，是嵌入式技术与光纤光谱仪相结合的一次具体应用，具有较高的研究应用价值。且该算法具有较高的精确度。
参考文献
[1]王会峰，江绪前.递推迭代的紫外光谱烟气有害成分在线监测[J].光谱学与光谱分析，2012，1（32）：171-174.
[2]苏小会，陈飞，徐淑萍，等.基于光谱分析的便携式烟气分析仪[J].仪表技术与传感器，2012，11（11）：71-74.
【关键词】可见光谱；色差；在线检测；六价铬
0 引言
水中金属离子污染危害严重，造成动植物死亡，威胁人类安全。因此对于检测水中金属离子含量十分必要。现有的金属离子检测方式如下[1-3]（表1）：
表1 现有测量方法比较
现有检测方法存在不足，需要一种适用范围广、抗干扰能力强、成本低廉的检测方法用来满足不同离子不同检测环境的要求。
光谱分析是利用光谱学的原理和实验方法确定物质的结构或化学成分的分析方法，它是基于被测物质中伴随着电子跃迁而产生发射或吸收电磁辐射的现象而建立起来的一种分析方法。近些年来，各式各样的光谱检测方法被应用到到水质检测中，如荧光光谱单独应用于水质总体污染状况的估算[4]。紫外光谱和荧光光谱联合应用于总碳、化学需氧量、生化需氧量、溶解性有机碳、高锰酸盐的测量[5]。光谱遥感测试水中叶绿素、悬浮泥沙、油污、热污染[6]。拉曼光谱用于水中苯的检测等[7]。文章应用水中金属离子浓度对可见光谱反应的不同，结合光学色差知识，进行水质金属离子的测量。
1 实验原理
1.1 可见光谱检测原理
可见光谱是人眼视觉可以感受到的光谱，指400-760nm之间的可见光[8]。可见光谱是比色法和可见光分光光度法的基础。金属离子一般对某一频率的光谱具有最高的吸收性，如亚铁离子吸收波长为510mm的、铜的吸收波长为440nm、六价铬的波长为540mm，都在可见光谱范围内，现有的台湾分光光度计算方法中的三个标准波长590nm、540nm、438nm也都在可见光的范围内，因此，可见光谱基本满足金属离子的检测要求。为了描述某一颜色的光谱特性，建立三维空间坐标系。为更加方便描述，将光谱特性转换为单一的特性，如色度、孟塞尔值，或者与标准待测物间色差[9]。
由溶液对光谱的敏感性可分辨出溶液中金属离子的种类。由某金属溶液在三刺激值空间坐标中位置不同可测定溶液浓度[10]。本文对于某一浓度的金属溶液，在特定光照下的光谱特性进行测定，并将其转换为单一数据色差，对照标准图表，得到该金属离子在溶液中的浓度，以六价铬为例进行验证。
1.2 CIE色空间理论。
色空间是使用颜色模型对颜色进行阐述。色度学按照三基色原理，用红（R）、绿（G）和蓝（B）单光谱基色匹配所有可见颜色，基于三种基本颜色和色调、亮度与饱和度，产生了不同颜色空间，如CMY颜色空间、HSV颜色空间、HSI颜色空间等[5]。为了方便在视觉统一性的基础上使用计算机对颜色空间进行数据化处理和校正，CIE（国际发光照明委员会）构造了CIE-XYZ系统 ，用三刺激空间的坐标（X， Y， Z）表示为该颜色在标准原色下的三刺激值，称为色度值。为将其在二维平面上进行表示，CIE还规定了两种色度空间，即CIELUV色空间和CIELAB色空间。两种色空间都是基于LAB颜色空间，以红、绿、蓝三色为基色建立起的可见光色空间。
1.3 色差理论
国际照明委员会根据两种不同的色空间，先后提出了三种色差计算公式[11]。
（1）CIELuv色差公式，公式如下：
以上三个色差公式中，CIELUV公式是基于LUV色空间的色差公式，CIELAB和CIE2000是基于LAB色空间的色差公式[12]，CIELAB色差公式在计算某些色差时会产生错误，因此国际照明委员会提出了CIE2000公式修正LAB色差公式的缺陷。本文采用CIELUV色差公式和CIE2000色差公式进行计算，对比两种公式，选取准确性较高公式。实验中参照对象为光学纯水。
2 实验部分
2.1 试剂与仪器
实验仪器：光源LI38037-W；标准比色灯箱721可见分光光度；CCD工业相机XCG-5005CR；752N紫外可见分光光度计；支架OPTES3000-1；
实验试剂：丙酮、硫酸、磷酸、氢氧化钠、硫酸锌、高锰酸钾、重铬酸钾（优级纯）、尿素、亚硝酸钠、二苯碳酰二肼，以上试剂除标注外都为分析纯，溶液均使用去离子水配置。
2.2 实验过程
对六价铬离子进行测试，实验过程参照《水和废水监测分析方法》[13]、国标《水质 六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》[14]，配置国标要求浓度试样及光学纯水。处理试样后，分别提取图像和进行分光光度测量，将两种方法测得结果进行横向比较，并绘制标准浓度曲线[15]。之后配置随机浓度溶液，进行可靠性验证。实验前将摄像头安装在光照箱的正上方，该角度使入射光垂直于镜头，同时减小水中的各向异性。实验时保持外部环境温湿度、固定相机光圈以及焦距尽量不变。
3 数据分析
3.1 数据处理
截取提取图像中心匀称部分，使用Visual studio软件调用OpenCV数据库，分别提取图片的R、G、B值作为X、Y、Z值保存，以此作为总数据量。通过浓度为1mg/L下的R值检测数据一致性，如图3.1。可以看出有部分点波动异常，异常点呈带状分布，造成异常点的主要原因是圆形图像边界处颜色提取异常和比色管底部的奇异点，大部分数据能保持在较小范围波动。由于三刺激值不是孤立地变化，确定限制范围时需相互考虑，同时为避免数据失真，为了保证数据准确性，进行R、G、B联合筛选。分别进行设定R、G、B上下限，去除数据中异常点。建立正态分布函数，以[μ-3σ，μ+3σ]为置信区间，提取数据。获得最终数据求取平均值，作为最终结果。最终提取率如表3.1。
表3.1 数据提取率
3.2 数据可靠性
提取前数据呈正态分布，符合统计规律。不同浓度样本的提取率均保持在94.65%～98.45%，图像中异常点较少。提取数据时使用均差和求得的RGB值如表3.2。
由提取后数据检测数据一致性。由图3.2，可看出数据波动性基本不变，且异常点已经消除。通过表格3.2看出，均差较小，数据波动值小，可靠性高。均差随浓度降低而增大，在极小浓度下，已不适合采用可见光谱―色差法测量。但测量范围，仍可检测国标要求范围[16]。
由表3.2绘制三刺激值-浓度关系图，如图3.3。R、G、B为色差法测得三刺激值，R0、G0、B0为分光光度法测得的三刺激值。可以看出两种方法测得的三刺激值变化规律相似，随浓度增高呈下降趋势，下降速度由快变慢，色差法测得的三刺激值由于受光源影响，数值较大。溶液浓度较时，六价铬的三刺激值以红色最高，绿色最低，浓度较低时，三刺激值变化规律趋向纯水的三刺激值。
图3.3 浓度三刺激值关系
3.3 金属离子浓度与色差的关系
由表3.2数据，使用色差公式CIELUV和CIE DE2000进行计算，以浓度为0的空白溶液为标准，得到色差，分别绘制浓度-色差曲线，如图3.4，可以看出两种不同的计算方式，得出的曲线趋势极为相似，都为对数曲线。分别对数据进行拟合，色差公式CIELUV的拟合公式为c=0.000126e■+0.01，色差公式CIE DE2000的拟合公式为c=0.00647e■-0.00251。分别比较拟合值与国标法测得结果进行比较，得到的误差范围分别在1.39%～6.27%和1.26%～2.92%。可以看出DE2000色差方法的准确性更高，其误差小于国标对实验室监测要求误差率≤5%的要求，远小于对水质监测设备误差≤3%FS的要求，满足国家标准[17]，拟合公式的准确性如表3.4所示。
表3.4 色差拟合准确度
4 结论
本文依据色差原理分析不同浓度的点源图像数据，得出结论如下：
（1）图像数据采集量大，符合正态分布，均差小，提取率高，证明数据可靠度高；
（2）CCD图像采集过程在光照箱内完成，抗外界环境干扰能力强，可对可见光谱内的金属离子污染进行检测，即对多种金属离子检测有效，使用场合和范围广；
（3）可见光谱-色差法与国标检测六价铬方法的相对误差小于2.92%，说明该方法具有可行性，为远程在线检测水质的多参数金属离子提供了一种新思路。
（4）由实验可以看出金属离子在不同光源下三刺激值敏感度不同，导致色差不同。因此对于混合金属离子溶液，可以考虑采用多光源检测，分别绘制曲线，综合测量单一金属离子浓度。
【参考文献】
[1]洪陵成，王林芹，张红艳，等.用于环境水质分析的重金属检测技术分析仪器[J].2011，1（1）：11.
[2]Assubaie F N. Assessment of the levels of some heavy metals in water in Alahsa Oasis farms， Saudi Arabia， with analysis by atomic absorption spectrophotometry[J]. Arabian Journal of Chemistry， 2011.
[3]杨雁玲，费相琴.电感耦合等离子发射光谱法同时测定水中多种金属离子[J]. 淮阴师范学院学报（自然科学版），2004，04：300-303.
[4]邰玲，弓巧娟，孙鸿，张稳婵，李华静.荧光光谱法在水质监测中的应用[J].光谱实验室，2011，02：940-945.
[5]曾甜玲，温志渝，温中泉，张中卫，魏康林.基于紫外光谱分析的水质监测技术研究进展[J].光谱学与光谱分析，2013，04：1098-1103.
[6]童小华，谢欢，仇雁翎，赵建夫.基于多光谱遥感的水质监测处理方法与分析[J]. 同济大学学报（自然科学版），2007，05：675-680.
[7]王燕，李和平，陈娟，高荣.拉曼光谱在水质分析中的应用进展[J].地球与环境，2014，02：260-264.
[8]Fairchild M D. Color app earance models[M]. 2n d ed .New York： John Wiley & Sons Ltd， 2005： 35-52.
[9]Lehmann， Peter Reduction of chromatic aberration influences in vertical scanning white-light interferometry Measurement Science and Technology， v 25， n 6， June， 2014.
[10]魏康林，陈明，温志渝，等.基于连续光谱分析的在线水质检测信号处理研究 光谱学与光谱分析[J].2014，12：47.
[11]沈为民，余潘，黄杰，等.水质色度的色差测量方法[J].计量学报，2013，34（004）： 320-324.
[12]黄杰，沈为民，楼俊，等.基于光谱及色差计算测定水质的色度[J].光谱实验室，2012，29（6）.
[13]王心芳，魏复盛，齐文启.水和废水监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，2002.
[14]水质六价铬的测定 二苯碳酰二肼分光光度法 Water（下转第93页） （上接第92页）quality-Determination of chromium（VI）-1，5 Diphenylcarbohydrazide spectrophotometric method GB/T 7467-1987， 1987-08-01， 1987-03-14[Z].
[15]戴树桂，庄源益，金朝晖，等.模拟污染指标水体统计分析[J].环境科学学报，1994，14（2）：144-151.
【摘 要】X射线分析技术在文物保护研究中得到了广泛应用，已成为检测陶瓷、金属、石质、纸张和丝制品等不同材质文物的制作工艺和保存现状的一种有效手段。文章分别就X射线荧光光谱法、X射线衍射分析法、X射线光电子能谱、X射线照相技术、工业CT、同步辐射X射线技术等在文物保护研究工作中的应用情况进行了总结。
现代科学技术在文物保护研究中已得到广泛的应用，已经成为检测文物本体、文物病害及保护修复材料不可或缺的工具，对于基体材料和蜕变产物成分与物相分析，保护修复方法和材料的选择及评估，文物埋藏环境和保存环境的成分分析，以及对所处环境的监测、检测、调控都发挥着至关重要的作用，为文物的预防性保护及后续的修复处理提供了强有力的理论支持。
自1895年伦琴发现X射线以来，X射线分析技术一直在飞速发展，已被广泛应用于机械、造船、建筑、航天、医疗等领域。X射线穿透力强，穿过物体时强度衰减，可依据衰减程度检测物体的内部结构。X射线分析技术应用于文物保护研究工作中，已进行了多种尝试，如X射线荧光光谱法、X射线衍射分析法、X射线光电子能谱、X射线照相技术、工业CT等，已成为检测陶瓷、金属、石质和丝织品等不同材质文物制作工艺和保存状况的一种有效的手段[1]。基于近年来的文献，本文综述了各种X射线分析技术的特点及在文物保护领域的应用现状，展望了X射线分析技术在文物保护工作中的发展前景。
1.X射线荧光光谱法（X-Ray Fluorescence Spectrometry）
X射线荧光光谱法（XRF）是通过初级X射线光子或微观粒子激发样品中的原子，使其产生荧光，来检测物质成分的一种方法。根据色散与探测方法的不同，X射线荧光光谱法可分为两类：波长色散X射线荧光光谱法（WD-XRF）与能量色散X射线荧光光谱法（ED-XRF）[2]。XRF因其制样简单、可测元素范围广、分析速度快、测试准确可靠、可同时测多个元素、不破坏样品、检出限可达10PPM等优点[3]，已成为实验室甚至考古发掘现场检测分析主量、次量和痕量元素的首选方法，在原位与无损分析中具有十分重要的地位[4]。
由于XRF的迅速发展，越来越多的文物保护科研工作者用其进行金属、陶瓷、木质等文物的元素分析。张茂林等用XRF、同步辐射X射线荧光光谱（SRXRF）等多种技术手段分析了斯里兰卡曼泰遗址出土的7件青花瓷残片的结构和成分，并对其产地进行了分析[5]。通过研究文物材料的成分和结构，确定文物的材质及质变产物的成分，查明文物损坏的过程和机理，才能科学地保护文物。孙莹等用ED-XRF探针及线扫描技术对我国唐代和宋代的长沙窑彩瓷文物样品的工艺进行了研究[6]。所得结果显示，此样品的彩绘工艺不完全属于典型的釉下彩工艺，而是高温釉上彩工艺，这对后续彩绘文物的合理保护提供了很好的资料。此外，通过XRF技术可以分析文物埋藏环境，如周围土壤和地下水的成分来了解文物的保存状况。例如，通过XRF确定文物保存环境大气中的气溶胶、化学污染物等成分，来确保文物保存于最佳环境中，以减少进一步损害[3]。XRF还可为文物保护修复技术提供技术指导和科学依据[7]。王斌等人采用X射线荧光光谱仪等仪器对清代外销油画结构与画层表面污渍及棕色斑点进行分析，结果表明棕色斑点应为铁锈，从而提出保护修复时应针对锈斑进行清洗[8]。因此，XRF是文物保护工作中必不可少的分析手段之一。
目前XRF在文物保护工作中的应用也存在不足之处。XRF虽是无损分析，但其样品室较小，无法满足稍大一些文物的分析；其次，文物类别丰富多样，标准样品还十分缺乏或者说没有，此外，各种材质的文物XRF测定成分的数据库也亟待建立[3]。XRF对环境条件要求较严格，使用时须考虑光谱干扰、基体效应等影响。
2.X射线衍射分析法（X-Ray Diffraction Analysis）
X射线衍射分析法（XRD），是根据结晶性物质形成的X射线衍射花样，对物质内部原子在空间分布的情况进行研究的方法。一定波长的X射线入射到晶体样品上，组成晶体的原子规则排列时，原子的间距与X射线数量级相同则会发生干涉现象，在一定方向上产生强的X射线衍射。这些衍射线在空间分布的位置和强度与物质的晶体结构对应，即X射线在物质晶体中的衍射现象是很多原子散射波相互干涉的综合结果。晶体形成的衍射花样反映出内部原子的分布规律。衍射花样的特征由两方面组成：一是衍射线在空间的分布规律，它取决于晶胞的大小、形状和位向；二是衍射线的强度，由原子的类别和原子在晶胞中所处的位置决定[9]。
XRD是一种十分重要的材料物相及成分分析的方法。XRD在金属质文物的腐蚀机理研究，石质文物风化产物的分析，壁画制作材料的研究，以及矿石、矿物颜料等无机质文物的基体材料及蜕变产物研究中，得到了越来越广泛的应用。刘亮采用X射线衍射、便携式X荧光光谱仪等分析手段，对湖南出土青铜器的锈蚀产物进行了成分分析，由此推断出湖南青铜器的腐蚀属于吸氧电化学腐蚀[10]。张晓梅等人通过XRD揭示了丝织品的老化特征和作用过程，及相应结晶度的变化，为古代丝织品的老化机理研究提供了参考依据[11]。徐国栋等人应用X射线衍射、能谱扫描电镜等技术研究了扎西康铅锌矿中伴生元素Mn的赋存状态，表明伴生元素Mn主要以独立的铁菱锰矿和菱锰矿形式存在[12]。
XRD作为一种科学的分析方法，可有效地判断文物的本体和蜕变产物的成分。结合分析结果及文物本身的成分，可以选择合适的保护方法和材料。对于质变产物，可根据成分的不同，选择性地处理或清除，以达到最佳的保o效果。
任何分析方法都有一定的局限性，XRD也不例外，如定量分析的精度不高[13]，检测对象也有局限，它主要是用于测定无机组分。
3.X射线光电子能谱（X-Ray Photoelectron Spectroscopy）
X射线光电子能谱（XPS）利用X射线辐射待测样品，激发样品表面原子或分子内层的电子，发射出光电子。把光电子的动能、束缚能作为横坐标，相对强度作为纵坐标，做出光电子能谱图，以获取样品相关信息。根据能谱图征谱线的位置，可分析除H、He以外的所有元素，也可根据能谱图中谱线的强度计算原子的含量或相对浓度。
武琼采用XPS技术来分析银表面的腐蚀产物，证明在不同光照下，银表面的腐蚀产物可能含有AgNO3、Ag2S、Ag2SO4、Ag2CO3及少量Ag2O，各种腐蚀产物的含量略有差别[14]。马清林等人利用XPS对春秋时期镀锡青铜器层的防腐机理进行了研究，Y论是少量微晶态的SnO2与非晶态的SiO2填充在δ相缺陷微孔隙中，阻止了外界侵蚀因素通过锈蚀层对青铜基体的进一步腐蚀[15]。马丹等人通过XPS、XRD、ICP-AES等技术手段，研究了“华光礁一号”南宋沉船船板残块中的硫铁化合物，发现其主要以FeS和FeS2形式存在，且部分已氧化为硫酸盐，因此后续保护处理中需对其酸化过程进行重点控制，以利于文物的长久保存[16]。丁艳梅等人通过XPS、XRD探讨了复合气相缓蚀剂作用于模拟带锈文物的缓蚀机理，证明该复合气相缓蚀剂可以抑制基体腐蚀，对铁质文物有很好的保护作用[17]。
虽然XPS使用广泛，但只能提供样品表面的信息，不能为整体的成分提供依据。在文物保护领域，常用XPS技术来分析金属质文物的腐蚀产物，从而判断金属的腐蚀机理。
4.X射线照相技术（X-Ray Imaging Technology）
X射线穿过待测物体后有一定的损耗。对于有差异的物体如厚度、密度、缺陷等不同，射线的透过率也就不同，致使射线穿透后的强度有所不同，因而其与底片反应产生的灰度不同。根据灰度影像可判断物体的内部结构，揭示文物内部的缺陷及其他相关信息[18]。
X射线照相技术作为一种无损分析手段，在文物保护领域常用于揭示文物的制作工艺、内部缺陷，可提取文物表面被覆盖的铭文、纹饰等信息，反映文物修复前后的情况，提供文物内部信息及病害的发展状况[19]。齐扬等人利用X射线探伤仪对汉阳陵陶俑等的制作工艺进行研究，并对其差异进行了分析讨论[20]。周华等人利用便携式X探伤仪对重庆大足千手观音进行了调查，发现千手观音石质雕刻品的金箔包体存在不同程度的风化与裂隙，弥补了传统病害调查方法的不足，为大足千手观音的保护修复提供了有价值的信息[21]。丁忠明等人利用X射线探伤仪、CT技术测试了3把同心圆首剑，结果显示这3把同心圆首剑采用了两种铸造技术：浑铸技术与铸接技术，为此类剑的保护与保存提供了参考依据[22]。
X射线照相技术以其无损、直观的特点受到文物工作者的青睐，但作为一种检测方法，仍有一定限制。X射线照射过的陶瓷器，其热释光特性会有所改变或消失，因此进行热释光检测，须在X射线照射前取样。另一方面，X射线是否会对某些材质的文物有一定的破坏作用，有待进一步检验。此外，X射线照相技术只能反映物体的二维影像，对三维实物检测有一定的局限性[19]。
5.工业CT（Industrial Computed Tomography）
工业CT，即“工业计算机断层成像技术”，是X射线从多重方向穿透断层，采用探测器探测透射衰减后的射线信息，通过计算机对采集的数据进行图像重建，凭借二维断层或三维立体图像的形式，准确直观地显现被测物体内部的结构、组成、材质和残损情况。工业CT技术是20世纪60年展起来的，在70年代已应用于科学研究中，80年代在国外已用于博物馆文物藏品的科技分析。叶琳用工业CT对铁质熏炉和铁质钩镶进行了初步分析，研究了其组配结构关系，为同类型文物的保护研究提供了参考资料[23]。马振智等人利用工业CT对陕西历史博物馆收藏的古代棘轮进行了检查和分析，揭示了古代棘轮的铸造工艺与内部缺陷[24]。工业CT很适合文物的研究，特别是珍贵文物，能够获取更多的古代历史信息，为古代历史研究和文物保护提供了科学依据。
工业CT的缺陷是设备昂贵，且体积庞大，无法到现场进行文物扫描，不利于推广使用，且高精度地扫描一件文物所需的时间较长[25]。
6.同步辐射X射线技术（Synchrotron Radiation X-Ray Technology）
同步辐射是高速带电的粒子在磁场中沿着弧形轨道运动时所释放出的电磁波，它具有从远红外到X射线范围内的连续光谱，且高度准直、高度极化、高强度、高辐射功率、天然偏振性、可精确控制等特点[26]。由于同步辐射光源高亮度的优势，相比于传统光源，将同步辐射光源运用到X射线衍射、X射线荧光、X射线照相技术等X射线技术中，有着更为先进的灵敏度、超短的采集时间和微米尺度的分辨率等优点[27]。
凡小盼等人采用同步辐射微束X射线荧光技术，用微区扫描了模拟实验获得的熔融黄铜、固态还原反应生成的黄铜和姜寨遗址出土的黄铜片，得到了锌、铅元素的面分布信息[28]。汪海港等人通过同步辐射X射线荧光等多种光谱分析手段对安徽蚌埠禹会遗址出土的“红―黄”彩石进行了研究，确定该矿石主体为褐铁矿，并无人工热历史，是一种性质独特、地质起源复杂的多金属天然矿石[29]。资明等人通过同步辐射共聚焦X射线技术对故宫斗彩陶瓷和彩绘样品进行了元素及化学态的深度分布分析，得到了斗彩陶瓷特有的三层釉结构及彩绘样品内部颜料的化学信息[30]。
同步辐射光源极具优势，但实验室的建成是一项巨大的工程。目前仅在北京、合肥与上海建有此装置。
随着科学技术的发展，越来越多先进的科学分析技术被应用于文物保护领域。但是各种方法都存在一定的局限性，X射线分析技术也不例外，如检测成本高、数据库不全、可能有微量损害、具有一定的辐射性等，所以需要根据文物样品的实际情况选择合适的分析手段，并结合多种方法获取更多有价值的信息。如何将多项分析技术联合运用并加以规范化，以最小的损伤获取文物信息，这也是今后文物保护领域发展的重要方向。
[1]胡东波.文物的X射线成像[M].北京：科学出版社， 2012.
[2]章连香，符斌.X-射线荧光光谱分析技术的发展[J]. 中国无机分析化学， 2013，3（3）：1―7.
[3]朱剑，毛振伟，张仕定.X射线荧光光谱分析在考古中应用现状和展望[J].光谱学与光谱分析，2006，26（12）：2341―2345.
[4]吉昂.X射线荧光光谱三十年[J].岩矿测试，2012，31（3）：383―398.
[5]张茂林，贾兴和，毛振伟，等.斯里兰卡曼泰遗址出土青花瓷的化学成分分析及产地初探[J].岩矿测试，2008，27（1）：37―40.
[6]孙莹，毛振伟，周世荣，等.能量色散X射线荧光光谱法探针线扫描分析“长沙窑”彩绘工艺[J].理化检验：化学分册，2008，44（9）：807.
[7]崔强，张文元，李燕飞，等.文物保护与考古中能量色散型X荧光光谱仪的应用[J].敦煌研究，2008（6）：104―108.
[8]王斌，余辉.油画保护性修复与清代马口铁底板的“美国货船油画”清洗修复研究[J].文物保护与考古科学，2014，26（1）：99―109.
[9]孟田华.云冈石窟风化的综合分析研究[D].北京：中国地质大学，2014.
[10]刘亮. 湖南省博物馆馆藏青铜器锈蚀物成分研究[J].北方文物，2014（4）.
[11]张晓梅，原思训.利用X射线衍射光谱研究丝织品的老化[J].光谱学与光谱分析，2010，30（1）：262―265.
[12]徐国栋，王冠，程江，等.应用能谱扫描电镜与X射线衍射等分析技术研究扎西康铅锌矿中伴生元素锰的赋存状态[J].岩矿测试，2014，33（6）： 808―812.
[13]陈坤龙.古代材料的X射线衍射分析及其应用[C]//中国文物保护技术协会.中国文物保护技术协会第二届学术年会论文集.西安：中国文物保护技术协会，2002：426―429.
[14] 武琼.银质金属文物的大气腐蚀影响因素[D].上海：华东理工大学，2014.
[15]马清林，苏伯民，胡之德，等.春秋时期镀锡青铜器镀层结构和耐腐蚀机理研究[J].兰州大学学报：自然科学版，1999，35（4）：67―72.
[16]马丹，郑幼明.“华光礁一号”南宋沉船船板中硫铁化合物分析[J].文物保护与考古科学，2012，24（3）：84―89.
[17]丁艳梅，许淳淳.复合气相缓蚀剂对铁质文物缓蚀机理的研究[J].腐蚀科学与防护技术，2006，18（4）：241―245.
[18]周华，杨淼，高峰，等.射线探伤无损检测方法在文物考古现场应用最新进展[J].敦煌研究，2013（1）.
[19]丁忠明，吴来明，孔凡公.文物保护科技研究中的X射线照相技术[J].文物保护与考古科学，2006，18（1）：38―46.
[20]齐扬，杨军昌.X射线探伤技术对汉阳陵陶俑、陶动物成型制作工艺的初步分析[C]//中国文物保护技术协会.中国文物保护技术协会第四次学术年会论文集.北京：科学出版社，2007：439―443.
[21]周华，杨淼，高峰，等.重庆大足千手观音便携X探伤调查及初步研究[J]. 文物保护与考古科学，2012，24（4）：45―54.
[22]丁忠明，吴来明，刘延常，等.山东新泰出土同心圆剑首连接技术研究[J]. 文物保护与考古科学，2014，26（3）：29―37.
[23]叶琳.工业CT对铁质熏炉和铁质钩镶的结构初步解析[J].中文物科学研究，2014（4）： 53―56.
[24]马振智，张健，杨军昌.陕西历史博物馆藏棘轮的工业CT检查与分析[J]. 考古与文物，2004（3）.
[25]唐燕.基于近景摄影测量的文物三维重建研究[D].西安：西安科技大学，2013.
[26]陈健.同步辐射X射线显微成像的新方法和新技术[D].合肥：中国科学技术大学，2015.
[27]张兴香.同步辐射成像技术在科技考古、艺术史、文物保护以及生物学中的应用[J].文物鉴定与鉴赏，2010（12）：52―58.
[28]凡小盼，赵雄伟，高强.同步辐射微束X射线荧光技术在早期黄铜研究中的应用[J].电子显微学报，2014，33（4）：349―356.
关键词： 波谱分析 应用模式 教学实践
在化学本科专业课程设置中，有机化学主要围绕物质的结构和性质展开，主要讲述化合物的物理和化学性质，很少涉及结构表征。而结构表征问题是学生在后续科学研究和企业生产中经常遇到的问题。因此，为顺应学科发展和学生就业深造需求，淮北师范大学化学与材料科学学院已将《波谱分析》纳入应用化学专业本科教学之中。该课程讲解的主要内容包括紫外-可见吸收光谱（UV）、红外光谱（IR）、核磁共振谱（NMR）及质谱（MS）的基本理论与一般解析方法及四大光谱的综合解析方法。通过本课程学习，学生有效地把化学基础知识和化学实验连接起来。因此，波谱分析课程的开设在培养化学专业人才中发挥着重要作用。然而，在大学期间，波谱分析中各类光谱学的基本原理比较抽象，不易理解，更难以运用所学相关知识推测出未知化合物的结构，导致学生对波谱分析课程的重视程度较低。针对这种情况，如何降低学习难度，培养学生兴趣，让学生充分理解并掌握波谱解析的基础知识，拓宽学生知识面具有重要意义。为此，基于学生分析问题和解决问题等应用能力的培养，我们在教学中做了一些有益尝试。
一、合理设计绪论部分，激发学生兴趣
大学期间，学生通过系统学习化学课程，掌握了化学专业基本知识；通过化学实验操作，熟悉化学反应的性质和物质之间的转化，但往往忽视化合物结构表征的关键性问题。针对此问题，在课堂教学中抛出问题，让同学们设计办法解决化合物表征的问题。以问题方式引出波谱分析课程的重要性，激发学生学习兴趣。学生只有充分认识到波谱分析的重要性，产生强烈学习兴趣，才能增强学习效果。
为了进一步使学生了解波谱分析的重要地位，及时向学生介绍波谱分析的发展历史，让学生清楚地认识到波谱分析的重要性。波谱分析主要经过两个阶段，20世纪中期以前是经典的化学分析阶段，主要通过化学分析表征化合物结构。其中最为经典的例子是吗啡结构的鉴定，从被发现到确定结构经历了一个多世纪。同时，在化学分析过程中，存在实验样品量大，实验操作较为烦琐，实验周期长等诸多缺点。20世纪中期以后随着紫外光谱分析仪和红外光谱分析仪器的出现，特别核磁共振仪器的出现，缩短了化合物鉴定的周期。因此，现代波谱分析具有快速简便、准确度高等诸多优点。另外，在教学过程中要让学生了解开设波谱分析课程与已开设的化学专业课和化学实验课程之间的关系，使同学们更好地理解课程设置的意义，让学生认识到学习本课程的重要性，更有利于激发学生学习兴趣。
二、精选教学内容，强化应用目的
通过绪论部分的学习，同学们具有较高的学习兴趣。但波谱分析基本原理比较抽象，讲解内容比较枯燥。因此，必须讲解各类谱学的基本特点和作用，学生通过比较后有目的地学习各类谱学基本知识。波谱分析主要涉及数据处理，通过简单的记忆方法，难以掌握波谱学基本知识。针对该问题，教师必须精选教学内容，让同学们掌握基本规律，在理解的基础上记忆相关数据，往往有利于达到较好教学效果。比如，在红外光谱中，同学们要熟练掌握官能团的各类特征、官能团的出峰大致位置。如羰基的出峰位置在1700cm-1左右，这是典型的羰基吸收峰出峰位置。在有机化合物中含有羰基的化合物有醛、酮、酯、酰胺等类化合物。因此，通过分析各类含有羰基化合物的谱图，学生比较容易掌握这些特有的官能团，同时强化应用能力。然而，各类谱学的基本原理相对比较羞涩难懂，但在波谱分析中比较重要。因此，教师需要借助多媒体辅助教学手段，并用通俗易懂的讲解方式讲透各谱基本原理。同时在分析谱图的时候，穿插讲解基本原理在谱图分析中的应用，举一反三，提高学生分析问题和解决问题的能力。
三、优选典型例子，提高综合分析能力
波谱分析是一门实践性很强的学科，同学们在系统学习紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱等基本知识后，必须通过练量波谱习题才能熟练掌握谱图解析的技巧。因此，仅依靠课后习题，难以达到学生学习要求。因此，要求教师在平时尽可能多地累积各类谱学谱图，在教学过程中优选典型例子。另外，教师根据自己的科研成果积累相关谱图，向同学们展示综合分析能力在科研过程中的作用，不仅激励学生求知欲，更能提高学生综合分析能力。再者，波谱分析涉及许多学生未接触过的精密仪器和图谱，可根据学校条件，带领学生参观红外、核磁等仪器，让同学们测试自己合成产物，并指导学生进行谱图解析，因而进一步提高学生综合分析能力。
综上所述，波谱分析是一门应用性较强的课程，内容繁多，基本原理比较抽象，不易理解。因此以应用为目的的导向模式更容易让学生产生兴趣，达到学以致用的目的。结合我校实际情况，我们采用多媒体教学手段，并通过合理设计绪论、精选教学内容、优选典型例子等方法达到了较好的教学效果。
参考文献：
关键词 近红外漫发射光谱 烟草PH 测定
中图分类号：C35文献标识码： A
近红外光谱技术在我国烟草行业的应用发展迅速，目前相继完成了烟草中总植物碱、总糖、还原糖、总氮、钾、氯、钙等指标预测模型的研究，但因烟叶质量评价涉及更多的指标，仅用常规成分进行评价已经不能满足需要。烟草水溶液PH值反映烟草有机和无机组分的酸碱平衡状态，也常作为烟叶质量评价指标，但应用NIR技术预测烟叶PH值的报道较少，视频行业中利用NIR测PH值的进展为此提供了借鉴，传统PH值测试操作繁琐，耗时较长，不适于大规模烟叶采购和储存养护过程中的检测要求，为解决问题，对收集的样品进行测试，应用NIR光谱及时建立了预测烟叶的PH值模型，并在国内不同实验室间进行了模型传递。
一、近红外光谱的概述
烟草化学分析在烟草科研中起着重要的作用。近几年来，近红外光谱分析技术因其快速、无需前处理、无污染、非破坏性以及多组分同时定量分析等优势，在食品、药品及化工等诸多行业的产品的分析测定中得到广泛的应用。那么近红外光谱技术对烟草的发展为何起着如此重要的作用，主要原因是当中含有一些有害物质，只有通过近红外光谱区与有机分子中含氢基团振动和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱、可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息，而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点，近年来，近红外光谱技术已成为发展最快、最引人注目的光谱分析技术，在行业应用也很广泛、但绝大部分研究主要集中在烟叶常规化学成分的快速测定。将近红外光谱分析技术用于卷烟产品质量稳定性，近红外光谱技术的优点是其分析速度快、对样品无化学污染、操作简单、测量精度高、分析成本低等优点。近红外光的分析仪一旦经过定标后一分钟的时间内即可完成待测样品多个组分的同步测量，完全可以实现过程在线定量分析。在对样品测定过程中待测样品视颗粒度的不同可能需要简单的物理制备过程，无需任何化学干预即可完成测量过程，是一种绿色的分析技术。通过软件设计可以实现极为简单的操作要求，测量过程中对操作人员的要求较低。尽管该技术与传统理化分析方法相比精度略逊一筹，但是给出的测量精度足够满足生产过程中质量监控的实际要求，故而非常实用。由于在整个测量过程中无需任何化学试剂，仪器定标完成后测量是一项非常简单工作，所以几乎没有任何损耗，现在红外线技术已经普遍应用于烟草行业。
二、实验部分
1.仪器。Thermo Antaris傅立叶变换近红外光谱仪，配有积分球漫射采样系统，InCaAs检测器，Rcsult和TQ操作分析软件。Sartorius电子天平（精度为0.0001g）Mettlrer Toledo Delta320PH计（IE438三合一电极）；Precision Oren625烘箱。
2.样品。以烤烟为建模集样品共572个，选取种植年份为2003-2007年的国内烤烟525个，2003-2005年国外烤烟47个，烟叶储存时间为0-3年，验证样品集选取2005-2007年种植的国内烤烟样品81个，烟叶储存时间为0-2年，为使验证集具有普遍性和代表性，考察了建模，验证样品近红外光谱的第1、2主成分空间分布（见图1），发现验证集样品基本涵盖建模集样品的光谱特征信息。
3.测试与数据处理。
（1）烟末样品NIR光谱采集，将烟叶样品抽梗切丝，取50g烟丝置于40℃烘箱内，排风干燥2h，取出磨碎过60目筛；取烟末20g置于石英测量杯中压平，于旋转器上扫描近红外漫反射光谱，扫描条件：光谱范围3800-10000cm,分辨率8cm,扫描次数64次，实验室温度控制在20-24℃。
（2）烟末样品PH值测试，采用加拿大政府方法测定样品的PH值，发现本实验烤烟样品的PH值为4.80-5.80，为使验证的结果具有客观性，考察了建模，验证集样品的PH值测量分布（见表1）。验证集样品的PH值分布范围基本按比例涵盖建模集样品的PH值分布范围。
三、结果与讨论。
1.模型建立。选择7500-3993cm的谱区，利用偏最小二乘法（PIS）建立PH值模型。为过滤噪声，提高信噪比并消除基线漂移，采用TQanalyst7.1的一阶微分和二阶微分，并采用Savitzky-Golay filter进行平滑滤波预处理。经过优化，建立了2个PH值模型，其预测能力可通过模型的相关系数，预测均方差等指标进行综合评价，本实验的预测相关系数和较正均方差均较理想。
2.模型验证。实验选用2005-2007年种植的国内烤烟81个作外部验证样品，以一阶微分模型为例，其外部验证样品预测值与实测值之间的平均绝对偏差为0.057，绝对偏差的范围为0.00-0.17，其中有66个样品预测值与实测值之间的绝对偏差小于0.10，占验证样品总数的81.5%，只有4个样品绝对偏差大于0.14，模型预测效果较好（见表2）。
表2：一阶微分模型验证样品预测效果
3.模型转移。
（1）一阶微分模型直接转移，将主仪器的PH值一阶微分模型进行直接转移，传递给7台仪器（分别以子仪器A-G表示）。子仪器A-FPH值预测的平均值偏差为0.048-0.069，F检验表明仪器G没有通过检验，其他仪器与主仪器没有显著差异。由于子仪器G的一阶微分模型直接转移不够理想，考虑采用二阶微分模型进行直接转移。
（2）二阶微分模型直接转移，微分光谱法是常用的光谱预处理方法，它可以提高光谱分辨率，同时又可以减小基线偏移带来的影响；其中，一阶微分可消除常数基线偏移，二阶微分可消除线性基线偏移。同一样品在不同时间、不同地点、不同仪器上采集到的光谱图，由于实验环境、仪器光学系统、检测器状态等的不一致，可能导致光谱基线的转移，当这种偏移不是简单的常数偏移时，二阶微分处理可以减小这种差异，更有利于模型的转移。对实验中所有仪器的光谱进行距离判别分析，结果如图2、3所示，可见，图2中一阶微分光谱明显分成2个区域，而图3的二阶微分光谱区分不明显，亦即仪器G和仪器A-F的二阶微分光谱区分不明显。
二阶微分模型直接转移给子仪器的G，PH值预测的绝对偏差为0.070，预测均方差为0.091，F检验为1.39，通过3F检验，也获得了较好的效果。
结语 本文实验表明：通过选取具有代表性的模型校正样品，采集并预处理近红外光谱，可建立具有较好准确性的近红外PH值预测模型。通过对模型的外部检验发现，近红外PH值的预测值与测定值结果较为一致。模型转移实验表明，本实验所建立的PH值模型直接转移效果较为出色，能满足不同实验室进行大规模烟叶采购和储存养护中快速检测PH值的需求。
参考文献
[1]张建平.谢雯燕.柬如欣.等。烟草化学成分的近红外快速定量分析研究[J].烟草科技.1999.3.37-38;
[2]于用芳.王兵.部分国产白肋烟与津巴布韦.马拉维及美国白肋烟的分析比较[J].烟草科技.1999.4.6-8;
关键词激光剥蚀；电感耦合等离子体质谱；黄铁矿；微量元素；原位成像
1引言
黄铁矿（FeS2）是地壳中分布最广的硫化物，也是黑色页岩中主要的含铁矿物之一[1＼]。作为海洋自生矿物，黄铁矿是古海洋环境和早期成岩作用的重点研究对象，可以指示水体氧化还原环境、水动力情况和成岩次生作用等[2＼]。近年来，元古代黑色页岩发育机制和古海洋氧化进程成为研究热点[3～5＼]，因此黄铁矿的形态结构[6＼]、晶粒大小[7＼]、微量元素富集[6，8＼]、和铁同位素[9＼]、硫同位素[10＼]等，得到了广泛关注。值得注意的是，黄铁矿还是一种极为普遍的次生矿物。沉积物中的黄铁矿，尤其是肉眼可见的大颗粒黄铁矿，多为次生的，并不能代表沉积时的地球化学信息，但可以表征后期的次生改造作用。而目前针对黄铁矿开展的分析，尤其是微量元素和同位素分析，多是对沉积物中的黄铁矿进行总体分析，尚缺乏单粒矿物的地球化学证据。因此，单颗粒黄铁矿中微量元素的原位微区分析，无论是对于黄铁矿的成因机制研究，还是对于围岩沉积时的氧化还原环境判识和后期的次生改造作用研究，并由此展开古环境、烃源岩评价和成藏成矿期次等研究，都具有重要意义。
激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LAICPMS）作为一项固体进样技术，可以实现原位微区的主量、微量和痕量元素分析，目前已在地质学、生物学和医学等领域得到广泛应用[11～13＼]。随着原位微区分析技术向准纳米尺度方向的快速发展和高分辨率空间分析的需要，LAICPMS可实现的分析区域也更趋于立体化和微观化[14，15＼]。在单细胞分析[16，17＼]、单矿物分析[18＼]、微量元素扩散机制[19＼]、矿物生长分析[20＼]、晶体材料品质鉴定[21＼]等领域不断得到应用和发展。本研究利用193nm气态准分子激光剥蚀系统与四极杆电感耦合等离子体质谱联用，建立了微米级单颗粒矿物的原位高精度多元素快速分析方法，并对多种微量元素的富集特征进行二维成像和半定量统计学分析。
2实验部分
2.1样品处理
黄铁矿样品来自贵州铜仁地区102井陡山沱组黑色页岩。用岩心切割机将黑色页岩切割，制备成尺寸为76mm×26mm，厚度为2mm的靶样。表面打磨抛光后露出黄铁矿颗粒。靶样用去离子水清洗、烘干，再用丙酮擦洗，确保靶面洁净。
2.2仪器条件与参数
利用ZX10型偏光显微镜（德国CarlZeissAG公司）观察黑色页岩上的黄铁矿颗粒，确定激光剥蚀扫描的样品，并对其形貌特征进行反射光拍照。
LAICPMS分析采用AnalyteExcite193nm气态准分子激光剥蚀系统（美国PhotoMachines公司）和iCAPQ电感耦合等离子体质谱（美国ThermoFisher公司）。采用NIST612进行仪器调节，氧化物产率（232Th16O+/232Th+）低于0.3%，降低氧化物对待测元素干扰；钍铀比（232Th+/238U+）接近1.00（NIST612的钍铀含量均为37mg/kg），且10min内计数的相对标准偏差（RSD）低于5%，降低质量歧视效应。
激光剥蚀采用线扫描方式，行间距等同于激光剥蚀的光斑直径（20μm）。调谐实验证实，每次线扫描结束再回到下一次扫描位置，所需时间约为0.5s，激光剥蚀系统的HelExII样品池从>30万级信号计数降低到
2.3数据处理
将LA记录的样品位置信息和ICPMS记录的多元素信号强度以时间为纽带，进行整合处理，采用IgorPro6.1软件（美国WaveMetrics公司）进行多元素和元素比值的二维成像。选取部分区域，读取相关元素的计数信息，采用Origin8.5软件（美国OriginLab公司）进行数据处理及统计学分析。
3结果与讨论
3.1多元素成像分析
由于黄铁矿和黑色页岩的基质信息差异较大，难以选择合适的内标元素和标准物质进行归一化处理和定量处理。因此，本研究利用ICPMS给出的信号强度进行成像和数据处理。由于Fe、S是黄铁矿的主要组成元素，而Cr，V，Cu，Zn，As，Se，Mo等微量元素的富集行为可以指示黄铁矿的形成环境和次生改造作用[8＼]，因此本研究重点关注了以上元素和Fe/S在黄铁矿中的原位分布情况，分析区域1mm×1mm，总计数近5万个，总分析时间约1.5h，成像结果如图1所示。由于ICPMS信号强度与元素浓度存在正相关关系，根据信号强度的强弱变化可以对各元素在黄铁矿及黑色页岩中的分布情况进行半定量分析。红色表示元素含量较高，紫色表示元素含量较低。
PS05801.eps，BP#TS（HK31HT5”SS
图1黄铁矿中Fe，S，As，Se，Mo，Cu，Zn，Cr，V等元素和Fe/S的原位分布
HT6分析区域1mm×1mm（见反射光照片中大框），总计数为48850，总分析时间约1.5h。
HT5”Fig.1InsituimagingofFe，S，As，Se，Mo，Cu，Zn，Cr，VandFe/Sinthepyrite
HT6Scanningarea（Blockdiagram）：1mm×1mm；Totalcounts：48850；Totalanalysistime：1.5h.HKTS）
由D1可见，微量元素在黄铁矿和黑色页岩中的含量有明显差异，各元素的二维成像图都可以很好地勾勒出黄铁矿的结构特征。但不同的微量元素在黄铁矿中有着不同的分布特点。As，Se，Mo，Cu等元素均表现出强富集特征，Zn和Cr元素为弱富集，而V元素则是亏损的，这与文献＼[8＼]的结果一致。Cr和V在黄铁矿中的富集或亏损程度是相对均匀的，而As，Se，Mo，Cu，Zn则表现出明显的区域富集特征，且富集区域较为类似。这种差异性的元素富集特征与各元素本身的地球化学行为有关，同时也可能与黄铁矿形成时的氧化还原环境和后期的次生改造作用有关。
3.2黄铁矿均质性
统计学分析显示，黄铁矿上的57Fe信号强度多在2.5×106～3.3×106之间，平均值为（2.89±0.22）×106（n=15940），34S信号强度多在7.5×105～10.0×105之间，平均值为（8.64±0.68）×105（n=16776）。此粒黄铁矿的Fe、S两种元素的信号强度比值（Fe/S）集中在2.5～4.0之间，信号强度平均值为3.26±0.38（n=24790），相对标准偏差仅为11.6%。结果表明，此黄铁矿的均质性较好，同时也表明本分析方法的稳定性较高。
与之对应的是，黑色页岩上的57Fe信号强度多在0.02×106～0.05×106之间，平均值为（0.027±0.008）×106（n=8009）；34S信号强度多在0.3×105～0.6×105之间，平均值为（0.49±0.05）×105（n=11261），Fe、S两种元素的信号强度比值（Fe/S）集中在0.3～1.0之间，平均值为0.59±0.18（n=10557）（图2）。因此，黄铁矿的铁、硫计数分别为黑色页岩上的100倍和17.6倍。即黄铁矿相比于黑色页岩，对铁的富集程度高于硫，约为5.5KG-3∶KG-51，由此反推黑色页岩中的Fe、S元素的摩尔比值约为11KG-3∶KG-51。
3.3As、Se、Mo元素的共富集行为
由图1可见，As，Se，Mo这3种元素在黄铁矿上的聚集特征有着极大的相似性。本研究选取了两个区域内（图1）的计数进行相关性分析。区域1和区域2内合计1561个计数点，As，S和Mo3种元素的信号强度相互之间均表现出显著的正相关性，尤其是As和Se，在强富集区域内的相关性系数（R2）达到了0.871（图3），表明在此黄铁矿的形成或后期改造过程中，As，Se和Mo存在共富集现象。
由图1和图3可见，在黄铁矿不同区域内，元素的富集特征也存在明显差异（如图3的As、Se、Mo）。在弱富集区域（95Mo或82Se的信号强度低于10000），As与Mo、Se与Mo以及As与Se的相关性斜率分别为0.68、0.58和0.92，元素富集程度为Mo>Se>As。而在强富集区域（95Mo或82Se的信号强度大于10000），As与Mo、Se与Mo以及As与Se的相关性斜率分别为2.67、1.75和1.61，元素富集程度为As>Se>Mo。这种突然增加的，局部区域内的As富集可能源于As对黄铁矿中S的取代[22＼]。本研究计算了区域1和区域2内的Fe/S信号强度比值，分别为3.68±0.48和3.68±0.55，较3.26±0.38的平均值明显升高，且As，Se，Mo的元素富集趋势几乎完全一致（见图3），证实区域1和区域2内的黄铁矿可能经历了相同过程的次生作用。这也表明LAICPMS可以为单颗粒黄铁矿的后期次生作用及其期次提供直观可视化证据。
4结论
本研究利用LAICPMS技术建立了单矿物快速扫描分析和多元素二维成像方法。在约1.5h的分析时间内可获得多种元素，近5万个样品点的计数信息，且稳定性高，优于同步辐射X射线荧光光谱分析技术（SRXRF），满足高精度多元素成像分析的需要。采用本方法半定量分析了华南陡山沱组黑色页岩单粒黄铁矿中S，Cr，V，Fe，Cu，Zn，As，Se和Mo9种元素的分布及富集特征。结果表明，黄铁矿的原位多元素微区分析可为围岩沉积时的氧化还原环境和后期的次生改造作用提供更直接、JP更准确的可视化证据，可将单颗粒矿物分析的LAICPMS技术进一步应用于古环境、烃源岩和流体成藏等研究领域。
References
1（#RaiswellR，CanfieldDE.Am.J.Sci.，1998，298（3）：219-245
2SchippersA，JrgensenBB.Geochim.Cosmochim.Acta，2002，66（1）：85-92
3ZhangSC，WangXM，WangHJ，BjerrumCJ，HammarlundEU，CostaMM，ConnellyJN，ZhangBM，SuJ，CanfieldDE.P.Natl.Acad.Sci.USA，2016，113（7）：1731-1736
4PlanavskyNJ，ReinhardCT，WangXL，ThomsonD，McgoldrickP，RainbirdRH，JohnsonT，FischerWW，LyonsTW.Science，2014，346（6209）：635-638
5LyonsTW，ReinhardCT，PlanavskyNJ.Nature，2014，506（7488）：307-315
6GregoryDD，LargeRR，HalpinJA，BaturinaEL，LyonsTW，WuS，DanyushevskyL，SackPJ，ChappazA，MaslennikovVV.Econ.Geol.，2015，110（6）：1389-1410
7TianL，TongJN，AlgeoTJ，SongH，SongH，ChuD，ShiL，BottjerDJ.Palaeogeogr.Palaeoclimatol.Palaeoecol.，2014，412：68-79
8LargeRR，HalpinJA，DanyushevskyLV，MaslennikovVV，BullSW，LongJA，GregoryDD，LounejevaE，LyonsTW，SackPJ.EarthPlanet.Sci.Lett.，2014，389：209-220
9ZhangFF，ZhuXK，YanB，KendallB，PengX，LiJ，AlgeoTJ，RomanielloS.EarthPlanet.Sci.Lett.，2015，429：11-19
10ScottC，WingBA，BekkerA，PlanavskyNJ，MedvedevP，BatesSM，YunM，LyonsTW.EarthPlanet.Sci.Lett.，2014，389：95-104
11CHENJinZhong，ZHENGJie，LIANGJunLu，SuHongXin，LIGuang，WEIYanHong.SpectroscopyandSpectralAnalysis，2009，29（10）：2843-2847
金忠，郑杰，梁军录，苏红新，李光，魏艳红.HTK光谱学与光谱分析，2009，29（10）：2843-2847
12LIUYongSheng，HUZhaoChu，LIMing，GAOShan.ChineseSci.Bull.，2013，58（36）：3753-3769
刘勇胜，胡兆初，李明，高山.HTK科学通报，2013，58（36）：3753-3769
13ZHANGYong，JIAYunHai，CHENJiWen，SHENXueJing，LIUYing，ZHAOLei，LIDongLing，HANPengCheng，ZHAOZhen，FANWanLun，WANGHaiZhou.SpectroscopyandSpectralAnalysis，2014，34（8）：2238-2243
张勇，贾云海，陈吉文，沈学静，刘英，赵雷，李冬玲，韩鹏程，赵振，樊万伦，王海舟.HTK光谱学与光谱分析，2014，34（8）：2238-2243
14BurgerM，GundlachGrahamA，AllnerS，SchwarzG，WangHA，GyrL，BurgenerS，HattendorfB，GrolimundD，GüNtherD.Anal.Chem.，2015，87（16）：8259-8267
15GundlachGrahamA，BurgerM，AllnerS，SchwarzG，WangHA，GyrL，GrolimundD，HattendorfB，GüNtherD.Anal.Chem.，2015，87（16）：8250-8258
16MuellerL，TraubH，JakubowskiN，DrescherD，BaranovVI，KneippJ.Anal.Bioanal.Chem.，2014，406（27）：6963-6977
17ZHANGXinYing，ZHENGLingNa，WANGHaiLong，SHIJunWen，FENGWeiYue，LILiang，WANGMeng.ChineseJ.Anal.Chem.，2016，44（11）：1646-1651
张欣颖，郑令娜，王海龙，史俊稳，丰伟悦，李亮，王萌.HTK分析化学，2016，44（11）：1646-1651
18ZhangJ，DengJ，ChenHY，YangLQ，CookeD，DanyushevskiyL，GongQJ.GondwanaRes.，2014，26（2）：557-575
19WohlgemuthUeberwasserCC，ViljoenF，PetersenS，VorsterC.Geochim.Cosmochim.Acta，2015，159：16-41
20GeorgeL，CookNJ，CristianaL，WadeBP.Am.Mineral.，2015，100（23）：548-569
21ZHUYan，CHENMin，QUHaiYun，ZHOUHui，LIQing，ZOUHuiJun，CHENYiRui，WANGZheng.ChineseJ.Anal.Chem.，2015，43（1）：151-154
朱燕，陈敏，屈海云，周慧，李青，邹慧君，陈奕睿，汪正.HTK分析化学，2015，43（1）：151-154
22BlanchardM，AlfredssonM，BrodholtJ，WrightK，CatlowCRA.Geochim.Cosmochim.Acta，2007，71（3）：624-630）
AbstractAmethodofinsitumultielements2Dimagingonsinglepyritewasdevelopedusinglaserablationinductivelycoupledplasmamassspectrometry（LAICPMS）.Nineelementsandnearly50thousandsvaliddatawereacquiredina1mm×1mmscanningarea，withthetotalanalyzedtimeof1.5h.Thedatashowedthat，thesignalsofFeandSwereuniformlydistributedonthepyrite，andtheratiodataofFe/Swascentralizedwithalowerrelativestandarddeviationof11.6%，paredtothesurroundingblackshale，thedetectedtraceelementsonthepyriteshoweddifferentdegreesofenrichmentorloss，whichmightbetheresponseofredoxenvironmentduringthispyriteformingorthelatersecondaryreformingprocess.ThemethodwillhelpforthepopularizationandapplicationofLAICPMSinsinglemineralparticlesanalysis，andprovidemoredirectandaccuratevisualdataforthestudyofpaleoenvironment，sourcerockandfluidaccumulation.
KeywordsLaserablation；Inductivelycoupledplasmamassspectrometry；Pyrite；Traceelements；Insituimaging
【中图分类号】R2-0【文献标识码】A【文章编号】1007-8517(2010)08-021-1
多元统计分析是数理统计学多年来迅速发展起来的一个分支,已广泛应用到各个领域。该方法能够在不损失信息的情况下,通过变换和构造模型,剔除指标间相互制约的成分,使复杂数据简单化[1-4]。在中药研究中,过去传统的鉴定技术有一定的局限性[5]。因此,为了更准确全面地反应出它的特征,就应考虑到与其有关的多方面的因素,进行综合分析和评价。
多元统计分析包括多元回归、主成分分析、因子分析和聚类分析等方法。利用这些方法可以进行中药材质量与生态环境的相关性分析、筛选影响中药材质量的生态主导因子和限制因子、研究影响中药材质量的综合作用及动态变化规律等方面的问题[4]。
多元回归分析已经被广泛地应用于研究环境因素对中药生长的影响及研究作物稳定性,对不同生境与银杏叶黄酮积累的关系的分析[6]以及对盾叶薯蓣皂素含量与气候生态因子的关系分析[7]就应用了这种分析方法。
主成分分析应用于南苍术挥发油[8]分析、山药的道地性分析[9]、不同种类石斛的相关性研究[10]等,为建立一种客观的中药质量评价手段提供参考。
应用因子分析对105味植物类中药所含有的15种稀土元素[11]进行研究,为正确收购及选拔优质药材提供资料,道地性鉴别提供新的思路和方法。
采用聚类分析方法进行枸杞[12]、关黄柏[13]、延胡索[14]、黄芪[15]等中药的研究,微量元素或特征性成分含量与中药药性的相关性研究[16],正品和非正品黄芩[17]、不同产地枸杞[18]、黄精属17种药用植物[19]等的对比研究,均表明聚类分析可用于辅助鉴别中药的正品和伪品,探讨中药各类群间的系统亲缘关系,评价中药材的来源等。
综上所述,多元回归、主成分分析、因子分析和聚类分析已经被广泛地应用于中药研究中。但中药资源种类多、基源复杂、分布广、成分变化,药材质量良莠不齐,导致中药研究受很多因素的影响,使用单一的某种数理统计方法难以对中药材做出合理的评价,必须根据需要,合理配合上述几种统计方法一起使用,对赤芍[20]、武汉市水生态系统[21]分析均是几种方法综合应用的结果。
多变量统计分析方法在鉴定中药的真伪和质量优劣、影响中药材生长发育和品质形成的生态主导因子、限制因子以及这些生态因子的动态变化规律等方面已经取得了可喜的进展。将多变量统计分析结合中药的特殊性和中药的特色[22],运用现代的spss等分析软件研究影响中药材的生态环境因素、对中药材复杂成分进行分析,将成为中药分析研究的发展趋势。
参考文献
[1] 左瑞琼.多元统计分析方法介绍及在经济中的应用[J].时代经贸,2007,
5(78):23.
[2] RichardA.Johnson,DeanW.Wichem.实用多元统计分析[M].北京:清华大学出版社,2003:347.
[3] 林和平,杨晨.模糊主成分分析方法的研究与分析[J].航空计算技术,2006,36(6):16.
[4] 何晓群.多元统计分析[M].北京:中国人民大学出版社,2004:135.
[5] 陈月娥,姚小华.中药鉴定新技术的发展概况[J].广州中医药大学学报,
2007,24(4):346.
[6] 孙视,刘晚苟.生态条件对银杏叶黄酮积累的影响[J].植物资源与环境,1998,7(3):1.
[7] 怀志萍,丁志遵,贺善安,等.盾叶薯蓣皂苷元含量与气候因素的相关性研究[J].药学学报,1989,24(9):702.
[8] 郭兰萍,刘俊英,吉力,等.茅苍术道地药材的挥发油组成特征分析[J].中国中药杂志,2002,27(11):814.
[9] 徐永群,孙素琴,袁子民,等.红外光谱结合主成分分析鉴别道地山药[J].分析化学,2002,30(10):1231.
[10] 吕献康,程存归,杨国平,等.11种石斛植物的FTIR直接测定和主成分分析[J].中国中药杂志,2005,30(10):768.
[11] 祁俊生,徐辉碧.稀土元素与中药药性关系研究[J].计算与应用化学,2000,17(1):181.
[12] 常璇,胡奇林.用聚类分析方法对宁夏中宁县和平罗县枸杞中6种元素综合指标的比较研究[J].宁夏大学学报(自然科学版),2006,27(3):248.
[13] 张水寒,郭伟伟,蔡光先.I-IPLC指纹图谱结合系统聚类法对不同产地关黄柏药材的分析研究[J].科技导报,2006,24(9):53.
[14] 成则丰,李丹婷,李花琼,等.FIIR聚类分析结合差热分析法应用于中药延胡索表征的研究[J].理化检验化学分册,2006,42(8):601.
[15] 沈文英,陈铭华.不同产地黄芪的聚类分析[J].广东微量元素科学,1999,6(10):49.
[16] 祁俊生,徐辉碧.植物类中药中微量元素的因子分析和聚类分析[J].分析化学,1998,26(11):1309.
[17] 苏薇薇.聚类分析法在黄芩鉴别分类中的应用[J].中国中药杂志,1991,
16(10):579.
[18] 周群,孙素琴,梁曦云,等.枸杞产地的红外指纹图谱与聚类分析法研究[J].光谱学与光谱分析,2003,23(3):509.
[19] 林琳,林寿全.黄精属药用植物聚类分析[J].中药材,1994,17(6):12.
[20] 徐永群,黄吴,周群,等.红外指纹图谱和聚类分析法在赤芍产域分类鉴别中的应用[J].分析化学,2003,31(1):5.
Abstract: on aluminium by atomic absorption spectrometry are reviewed in this paper, introduced the determination method, determination of the interference and elimination of interference, aluminum atomization mechanism, as well as various methods for determination of general situation of development and application.
关键词：原子吸收，关谱法，乙炔火焰法
Key words: atomic absorption spectrum method, close, acetylene flame method
中图分类号：O562文献标识码： A 文章编号：
前言
一、火焰原子吸收光谱法
（一）空气-乙炔火焰原子吸收法
1普通空气-乙炔火焰法
原子吸收法中空气-乙炔火焰是应用最广泛的原子化法。铝在该火焰中形成耐热氧化铝，其熔点是2045℃，沸点是2980℃，故一般不能在此火焰中直接测定铝。邓世林等[1]用空气-乙炔火焰原子吸收法直接测定土壤中的铝。同时研究了添加0.05mol/L的水溶性有机化合物四甲基氯化铵可使铝的测定灵敏度提高约7倍，其特征浓度为43㎍/ml/1%。同时考察了HCL、HNO3、HCLO4、H2SO4对测定铝的影响，极少量的HNO3、HCLO4、H2SO4均对铝的吸光度产生很大影响，甚至完全抑制铝的信号。HCL浓度在2mol/L内不影响铝的测定。因此，在样品处理及测定过程中须以HCL为介质。另外，共存离子K+、Ca2+、Fe3+、Mn2+在添加四甲基氯化铵的情况下，基本上不干扰铝的测定。
2 氧屏蔽空气-乙炔火焰法
史再新等用氧屏蔽空气-乙炔火焰法测定钢中铝（0.1～10％），分析方法比较简单。结果表明，HNO3对铝略有增感作用，HCL略有抑制作用。共存元素对铝的测定也有影响：Fe、Mo略有抑制作用，Ni、Mn略有增感作用；三氯化钛对铝的吸收有增感作用，并能抑制其它元素的干扰，改善稳定性。但此法耗气量大、噪音高、具有较强的火焰发射。
3 富氧空气-乙炔火焰法
翁永和等用富氧空气-乙炔火焰法测定铝，比较了不同有机试剂在此火焰中对铝的增感效应。当有机试剂的结构是在苯环的邻位均含有羟基及羧基的铝功能团，如铬天青S、铝试剂、钛铁试剂、磺基水杨酸及邻苯二甲酸氢钾等时，均具有相似的及最大的增感效应，其增感倍数约为2.0，特征浓度可达1.2㎍/mL。与氧屏蔽空气-乙炔火焰法相比，此法耗气量小，噪音低，火焰稳定，且不易回火。
4 空气-乙炔火焰间接原子吸收法
铝在空气-乙炔火焰中易形成难解离的耐热氧化铝，灵敏度较低。用富氧法，特征浓度为1.2㎍/mL。陆九韶等用间接火焰原子吸收光谱法测定了水和废水中铝，根据Cu2+-EDTA与Al3+、PAN的定量交换反应，生成物Cu2+-PAN可被氯仿萃取，用空气-乙炔火焰法测定水相中残余铜，从而间接测定铝，铝浓度在0.1～1.0mg/L范围内有良好的线性关系。酸度范围在PH3.8～5.0时曲线呈直线，故选择PH4.5。Cu2+、Ni2+对实验干扰严重，但在加入Cu2+-EDTA前，先加入PAN，则1.0mg/L的Cu2+和0.1 Ni2+对实验无干扰。Fe3+干扰严重，加入抗坏血酸可消除Fe3+的干扰。F-对测定亦有干扰，加入硼酸可消除。利用此法间接测铝，浓度范围在0.05～100/L。
（二） 笑气-乙炔火焰原子吸收法
用空气-乙炔火焰测定铝，火焰温度不够高，灵敏度较低。故目前大都用笑气-乙炔火焰测定铝。曾报道用笑气-乙炔火焰法测定酸性废水中的铝，通过全程序空白试验得到本放法的最低检出浓度可至0.006/L。采用笑气-乙炔火焰温度高，能促使离解能大的化合物解离，同时其富燃火焰中除了C、CO、CH等未分解产物之外还有如CN、NH等成分，它们具有强烈的还原性，能更有效地抢夺金属氧化物中的氧，从而使许多高温难解离的金属氧化物原子化，使Be、B、Si、W、Mo、Ba、稀土等难熔性氧化物的元素对测定有干扰。但是因为这种火焰温度高，能排除许多化学干扰。在试液中加进大量的碱金属（1mL/ mL～2 mL/ mL）能减少电离干扰。
二、石墨炉原子吸收法
火焰原子吸收法具有快速、准确等优点，特别是笑气-乙炔火焰的应用使铝的测定灵敏度进一步提高，但测定痕量铝时仍要预先富集。故近年来对石墨炉原子吸收法测定铝的研究较多，但灵敏度尚不能满足对某些试样的直接分析，而且测定中存在着非光谱干扰，其干扰程度取决于石墨管表面的化学性质和所使用的载气。石墨炉原子吸收的基体干扰十分严重，为减少和消除基体干扰，最终实现无干扰测定，人们进行了许多研究，比较行之有效的方法是联合运用平台、基体改进、表面涂层、Zeeman效应扣除背景、梯度升温和精确的自动进样技术。
（一）普通石墨炉原子吸收法
Shaw和Ottaway用普通石墨管测定了2/L的铝，相对标准偏差为7％。由于氯离子的干扰，只用硝酸溶解样品，这种就限制了此法的应用。在用硝酸和盐酸溶解样品时氯离子的干扰必须设法消除，可以通过加入硫酸、氨水和硫酸铵等形成易挥发的氯化物以消除干扰。尤其是硫酸铵的加入，能得到最好的重现性。硫酸钠和硫化钠的存在也会干扰铝的测定，可通过用模拟基体的工作曲线来消除干扰。此外，由于石墨管的不同也会引起灵敏度的变化，因此在使用之前，每个石墨管都要空烧三次。Halls等在测定透析液中铝时也考查了基体、酸度和石墨炉的影响。实验表明，硝酸的加入可使回收率大大增加，1％（V/V）的HNO3可改善基体影响，2％（V/V）的HNO3可完全抑制基体效应。硫酸也具有这样的作用，但对于常规分析，HNO3优于H2SO4，因为硫酸粘度大，难转移。且用2％HNO3时可适当减少灰化时间。在测定血清中铝时，为使石墨管内不生成碳垢，克服血清基体产生的高背景，何世玉等提出采用稀释法。即用高纯水作稀释剂，不需使用基体改进剂和氘灯背景校正，特征含量为18pg，相对标准偏差5％左右，重现性良好。以高纯水作稀释剂，空白值低，这是此法最有利的条件。于金润等采用基体校正方法，可在不用背景扣除装置、不经分离基体和预浓缩样品溶液的情况下，直接测定纯铁及低合金钢中0.0002～0.01％的酸溶铝和0.0005～0.01％的酸不溶铝。其中铁的背景吸收采用与样品相同基体的溶液来校正。
三 铝原子化机理
按文献的观点，铝在石墨炉中的原子化过程可分为下列三种情况，即
（1）AlCl3（s或l）AlCl3（g）Al（g）3Cl（g）
因氯化物易挥发分解，故表现为灰化损失，原子化时已不存在。
（2）Al2O3（s）3C（s）2Al（s或l）3CO（g）2Al（g）
但Al2O3除难能被碳还原外，还存在与碳的歧化反应
2Al2O39CAl4C36CO
Al4C3虽然在3000℃会分解放出原子态铝，但正是Al4C3的生成与分解，使铝的线性遭到破坏，石墨管寿命变短，测量精度下降，所以Slavin[18]反复强调用热解石墨管。
（3）Al2O3（g）AlO（g）Al（g）O2（g）Al（g）O（g）
四 结束语
综上所述，火焰原子吸收法尤其是笑气-乙炔火焰法测定铝具有较好的灵敏度，测定某些试样中的铝是可行的；石墨炉原子吸收法测定铝的灵敏度高于笑气-乙炔火焰，尤其是应用基体改进剂和涂层石墨管，灵敏度得到显著提高，是目前应用比较广泛的一种方法。总而言之，原子吸收光谱法测定铝，具有快速、简单的特点，适于普及应用。
参考文献
[1] 邓世林，李新凤，郭小林.铝的空气-乙炔火焰原子吸收法测定的研究[J].光谱学与光谱分析.1999，19（3）：411～413
关键词：声光可调近红外光谱；制药工业；过程控制
中图分类号：TQ460.6文献标识码：A文章编号：1672-979X(2008)09-0066-03
Application of AOTF Near-infrared Spectroscopy in Pharmaceutical Process Control
ZHANG Yi-fan, ZANG Heng-chang
(1. Shandong Drug and Food Vocational College, Weihai 264210, China;
2. School of Pharmaceutical Sciences, Shandong University, Jinan 250012, China)
Abstract：The application of AOTF near-infrared spectroscopy (NIR - AOTF) in pharmaceutical process control was introduced. As the most prominent progress of near-infrared spectroscopy, NIR - AOTF can achieve the on-line control of production process of drugs and foods, so it has a good application prospect and market potential in the field of quality control of different substances.
Key words：NIR - AOTF; pharmaceutical industry; process control
NIR-AOTF是20世纪90年代近红外光谱（near-infrared spectroscopy，NIR）最突出的进展――声光可调（acousto-optic tunable filter，AOTF）近红外光谱仪。它不仅结构简单、体积小、重现性好，而且采用了全固态一体化的密封设计，具有优异的抗震性能，且对温度、湿度、灰尘均有较好的适应性。NIR-AOTF在国外主要用于制药过程控制，推广NIR-AOTF光谱技术在制药过程控制领域的应用，对提高药品质量有重要意义。
1NIR-AOTF光谱技术的原理和性能
NIR-AOTF的核心分光器件AOTF采用单晶体设计。因设备内部构造简单、光径最短，保证了最大光学效能输出，满足了生产在线快速无损检测需求。其分光原理见图1。
近红外光谱区（780～2 526 nm）的光谱信息来源于分子内部振动的倍频吸收和合频吸收。传统的近红外光谱分析的专一性差、模型性能不稳定、难以实现在线检测[1,2]。随着计算机技术和光学技术的迅速发展，NIR-AOTF除具有传统近红外傅立叶变换分光系统的优点外[3]，还具有以下性能：（1）信噪比比傅立叶变换技术高10～100倍，可以检测药物中痕量物质的含量；（2）采用全固化设计，没有任何可移动和转动的部件，具有很好的抗震性能，不仅可随混合器一起转动，而且仪器不需要定期校准，长时间运行数据稳定可靠，适用于在线连续长时间检测；（3）在中药提取和浓缩的在线检测中，仪器不受温度、湿度、灰尘等外界环境的影响，不受管路中气泡的影响，不需预处理就能准确测定提取液和浓缩液中万分之几的低含量指标；（4）光谱测量技术与化学计量学学科有机结合，具有强大的软件功能，包括光谱采集软件SNAP!2.03和化学计量学软件The Unscrambler，这些软件集成仪器能够在线实时显示各项指标数据，精度高，移植性好。
2NIR-AOTF光谱技术在制药过程控制中的应用进展
NIR-AOTF在制药工业中的应用日趋广泛，从药物的定性、定量分析，到生产过程各阶段如提取、浓缩、合成、混合、干燥、压片及包装等的在线监控，表现出巨大的潜力。
2.1在原料药分析中的应用
Ulmschneider等[4]用近红外直接识别了装在密闭玻璃瓶里的9种活性药物中间体，并发展了一个用于判别分析的可转移的基础光谱库。Blanco等[5]提出了建立用于药物原料识别近红外光谱库的步骤和策略，使用相关系数作为判别准则，库中化合物的数量可根据需要扩容。对于用近红外谱图库难以细分的相似物，他们提出建立层叠子库的设想，即用马氏距离或者残余方差方法进一步识别，能够分类和判别，效果良好。Li等[6]用近红外定标模型，根据原料药在不同温度及湿度条件下A、B 2种晶型有着不同的物理性质，对晶型B进行了离线和在线过程监控，效果较满意。
2.2在药物制剂质量控制中的应用
制剂过程控制分析是药物分析的重要研究内容。NIR-AOTF的最大特点是操作简便、快速，不破坏样品进行原位测定，不使用化学试剂，不必预处理样品，可直接分析颗粒状、固体状、糊状、不透明的样品。这些特点使得NIR-AOTF特别适宜于在线的过程控制分析。
2.2.1粉末混合过程控制El-Hagrasy等[7]用近红外光谱对水杨酸和乳糖粉末的混合均匀性进行在线监测。验证分3个阶段。第1阶段，收集样品的特征光谱，筛选出最有效的光谱区域，模拟混合过程并建立定标模型；第2阶段，改变混合条件，利用前面建立的模型预测混合的均一性。结果与传统HPLC检测对应点的分析值之间相关性良好，证明近红外光谱可以对不同混合条件下的样品进行均匀性鉴别；第3阶段，将校正模型用于生产。结果表明，在特定光谱区域内，NIR-AOTF作为一种对药物混合均匀性的“实时”的非侵入式分析方法是可行的、有效的。不仅如此，混合物的颗粒大小也能得到很好的鉴别。
徐晓杰等[8]采用偏最小二乘法检测六味地黄丸生产粉末的混合均匀度，建立的方法基本可以满足药品生产过程中粉末混合均匀度测定的要求，并提出通过加大样本量以及扩大设计浓度范围。NIR-AOTF可用于六味地黄丸粉末混合过程的质量控制，为中药生产现代化、粉末混合过程的实时在线质量控制提供了好方法。
2.2.2包衣过程监控Petri等[9]发现，片剂样品近红外光谱的变化与包衣厚度相关。他们进一步考察了NIR-AOTF在片剂包衣过程监控中的应用。在用乙基纤维素（EC）或羟丙基纤维素（HPMC）进行包衣的过程中，按一定的时间间隔取样，测定片剂样品的近红外光谱。采用二阶导数变换和多元散射校正2种方法处理光谱，然后用主成分分析建立计算包衣厚度的校正模型。由于NIR-AOTF具有非破坏性，可以进一步测定样品的溶出度，考察包衣厚度与溶出度的相关性，从而更好地控制包衣制剂的质量。
为控制药物活性成分的释放，研究人员正在研究一种以包衣技术为核心的制剂新工艺，即在缓释药物片心外面包一层含有快速释放药物的包衣。这需要对外层包衣中药物活性成分进行快速、非破坏性的定量分析，NIR-AOTF则可对这种高精度要求的包衣过程进行监控。
2.2.3片剂生产过程控制屈凌波等[10]比较NIR-AOTF与HPLC和卡费法对头孢片剂存在形式和生产中间体的测定，结果令人满意。国外也有报道，将NIR-AOTF用于抗生素片剂的生产控制，以及NIR-AOTF结合化学计量学方法对抗菌素头孢呋肟酯片剂的生产进行全过程监测。他们用对原始光谱数据的判别分析、对主成分分析、得分判别分析和聚类分析3种方法分别鉴别了头孢呋肟酯的原料药、颗粒、片心和片剂，结果较好；并用多元线性回归和偏最小二乘法对此化合物的含量和含水量进行定量分析，也取得了满意的结果。
2.3在中药材生产过程中的应用
中药鉴别是保证中药质量的重要环节，传统的中药鉴别方法主要有性状鉴别、显微鉴别和理化鉴别等，但对一些亲缘关系较近的品种和伪品很难获得准确的鉴别结果。目前将NIR-AOFT用于黄芪、当归、人参等药材地道性的鉴别研究，准确率达100 ％。研究人员还建立了NIR-AOTF结合偏最小二乘法测定牛膝中蜕皮甾酮含量的方法，样品的预测值和真实值之间的相关系数为0.948 9。此法的建立为近红外漫反射光谱技术用于中药有效成分的定量分析提供了可能。以红参提取液的浓缩过程为例，用标准正态变量法和一阶导数预处理光谱，建立近红外光谱与浓度参考值之间的校正模型。此模型能实时测得红参醇提取液浓缩过程中浓缩液的乙醇和人参总皂苷的浓度，在线反映了浓缩过程的状态，为中药制药过程的质量控制提供了新方法。觅译铜等[11]将NIR-AOTF与模糊神经网络相结合，以参麦注射液为例，研究了此分析方法用于快速检测与评价中药产品质量类别的效果。
3存在的不足
近红外用于在线检测需要建立测量模型，建模需要标准样品和相关的一级数据。模型的准确性受定标样品的选择、制备、操作技术和计算机化学计量软件的影响。如遇生产工艺调整、产品质量和性能指标发生变化，近红外模型则需要维护，否则模型对样品的测试误差偏大控制可能出现失误。此外，近红外仪器价格较贵，对于偶然做一两次分析或分散性样品的分析不太适用。
4展望
随着近红外光谱仪技术的不断提高和化学计量学的发展，近红外光谱在制药过程中的应用全面展开，有关近红外光谱的研究及应用迅速增加，成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。它在制药过程控制中的应用愈加广泛，发达国家已将近红外方法使用在质量控制、品质分析或在线分析中，作为快速、无损、绿色、环保的分析手段。来自美国航天技术的AOTF近红外光谱技术倍受人们注目和青睐，其独有的光学分光系统和强大的光谱采集软件及化学计量学软件，使分析技术更加准确、快速，并可进行微量、痕量分析，在液体制剂生产、无菌监控、光学异构体拆分等方面有着光明的前景。
参考文献
[1]刘燕德，钟储智，欧阳爱国. 近红外反射光谱分析在液态食品分析中的应用[J]. 农机化研究，2005，3（2）：213-215.
[2]周德成，刘木清，周小丽，等. 近红外光谱分析在食品药品检测中的应用[J]. 红外，2006，3（27）：28-31.
[3]周学球，刘旭，吴严巍，等. 傅立叶变换近红外过程分析技术在中国的应用[J]. 光谱学与光谱分析，2006，26（7）：155-158.
[4]Ulmschneider M, Barth G, Reder B. Transferable basic library for the identification of active substances using near infrared spectroscopy[J]. Pharmazeutische Ind, 2000, 62 (4): 301-304.
[5]Blanco M, Romero M A. Near infrared libraries in the pharmaceutical industry: a solution for identity confirmation[J]. Analyst, 2001, 126(12): 2212-2217.
[6]Li W, Worosila G D, Wang W, et al. Determination of polymorph conversion of an active pharmaceutical ingredient in wet granulation using NIR calibration models generated from the premix blends[J]. J Pharm Sci, 2005, 94(12): 2800-2806.
[7]EL-Hagrasy A S, Drennen J K A. Process analytical technology approach to near-infrared processcontrol of pharmaceutical powder blending[J]. J Pharm Sci, 2006, 95(2): 422-434.
[8]徐晓杰，宋丽丽，朱新科，等. 近红外光谱法用于六味地黄丸粉末混合过程的质量控制研究[J].中国现代应用药学，2006，S1（21）：644-646.
[9]Petri J, Kaunzinger A, Niemoeller A, et al. Quality control of tablets by near infrared (NIR)-spectroscopy[J]. Pharmazie, 2005, 60(10): 743-746.
关键词：水竹梅；紫鸭跖草；红外光谱；叶片成分
中图分类号：S682.360.1文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）06-0046-04
红外光谱分析技术可广泛用于谷物、果蔬、观赏类植物等多种农产品的化学成分分析、物理学品质分析、色度学品质分析，可作为核心技术构建我国农产品光学快速无损检测体系，其研究领域和应用范围也越来越广。国内外学者已在红外光谱无损检测农产品品质方面进行了许多研究，也取得很多成果[1]。
水竹梅和紫鸭跖草是常见的室内观叶植物。水竹梅可盆栽，摆放在较高位置，让枝条下垂，十分优雅；也可水培，将枝条水插于玻璃容器，简单漂亮；还可做成吊篮，挂在窗边，绿意盈盈，带来一丝凉意[1]。紫鸭跖草抗性强，易繁殖，成本低，可用于绿化室外环境，改善呆板的城市景观，使城市更加美观、更富有生机[3]。水竹梅和紫鸭跖草均对室内有毒气体的净化具有重要作用，既可以对氨气、甲醛等室内有毒气体进行净化吸收[4]，还能进行光合降低室内二氧化碳的浓度，具有生态化的良好功效。有关水竹梅和紫鸭跖草叶片成分分析及安全摆放的研究报道较少。本研究通过红外光谱分析法测定两种植物的叶片成分，判断其叶片中是否含有对人体有害的物质以及是否具有药用价值，为其安全使用和进一步开发利用提供依据。
1材料与方法
1.1试验材料
试验材料取自盆栽水竹梅和紫鸭跖草的扦插繁殖苗， 栽培基质为泥碳土，每盆3～5 株。选取生长良好的植株中下部成熟健壮的叶片，每株摘取1片，两种植物各取10株。
1.2仪器
FTIR-650型近红外光谱仪（美国JDSU公司） ，光谱采集的波数范围为4 000～400 cm-1，分辨率为1.5 cm-1，扫描速度是1次/s。
1.3试验方法
先将叶片置于120℃条件下迅速杀青30 min，然后置于55℃烘箱中至完全烘干，迅速研磨成干粉备用。用分析天平准确称量1.5 mg干粉，与200 mg KBr粉末充分混合。在红外灯照射下研磨2～3 min，至粒径小于2 μm，过筛后将研磨均匀的混合物全部转移至FW-5压片机中放平，保持中间稍高周围低，在20～30 MPa压力下抽真空，待2 min后取出压片。保持压片表面光滑，置于红外光谱仪下进行中红外扫描，得到红外光谱图，并进行比较分析，通过查阅主要基团红外特征吸收峰值表，归纳得出两种植物叶片所含化学成分所具有的基团。
2结果与分析
2.1两种植物叶片中相同吸收峰和对应基团及其成分
红外光谱扫描图显示水竹梅和紫鸭跖草在4 000～1 400 cm-1区间内的红外光谱波形相似，且有共同的吸收峰范围（见图1），具体表现为：
①在3 401～3 359 cm-1，均有一宽峰，强度较大，为伸缩振动峰。②在2 920 cm-1左右，均有一锐锋，强度较弱，为CH2反对称伸缩振动峰。③在1 060 cm-1左右，都有一小而钝的峰，为伸缩振动峰。④在671 cm-1左右，都有一钝峰，为C-H弯曲振动峰，伸缩振动峰。
由图1和表1可知，两种植物均在3 401～3 359 cm-1附近出现N-H与O-H的分子间氢键缔合的振动峰，且该峰的吸光度极高，说明醇和酚类含量较高，推测叶片中存在一定量的氨基酸[5]，且紫鸭跖草叶片氨基酸含量相对较高。
2 924～2 918 cm-1附近的吸收峰，表明两种植物叶片中萜烯类化合物含量较高。萜烯类化合物主要作为植物挥发物质的形式存在，摆放于室内对空气环境具有一些影响。两种植物在1 067～1 057 cm-1有共同的吸收峰，证明它们都含有挥发油成分。挥发油[6，7]亦称精油， 是一类具挥发性、可随水蒸气蒸馏出来的油状液体的总称， 多具香气，广泛分布于中药材中， 含有丰富的化学成分， 有多方面的功效。
红外光谱法测定木兰科植物和竹类植物分类研究中 ，在吸收峰895 cm-1附近处为纤维素[8]的环振动产生的 C-H 变形峰，700 cm-1附近为木质素中C-H平面弯曲振动吸收。在波长670～671 cm-1处，它们也有共同的吸收峰，证明了这是在远红光植物叶片内的纤维素而引起的吸收峰。
根据以上分析整理得表2。紫鸭跖草、水竹梅相同的吸收峰3 401（3 369）、2 918（2 924）、1 067（1 057）、671（671）cm-1所对应物质的主要归属分别为醇类或酚类、烷烃类、烯烃类、烷烃类，所对应的成分为氨基酸或蛋白质、萜烯化合物、挥发油、纤维素类等物质。
2.2水竹梅叶片中吸收峰和对应基团及其成分
由图1可知，除与紫鸭跖草相同的吸收峰外，水竹梅还具有特征峰1 631、1 380、618 cm-1。 其中，1 700 cm-1左右波峰为乙酸香叶酯[9]特征吸收频率。乙酸香叶酯是一种药物，有玫瑰和熏衣草香气的无色至淡黄色液体，用于配制玫瑰、橙花、桂花等型香精，不溶于水和甘油，溶于乙醇、乙醚。水竹梅在1 631 cm-1处具有特殊吸收峰，所以它含有乙酸香叶酯这种物质，对香精配制具有作用。1 380 cm-1附近的吸收峰来自饱和烃的C-H弯曲振动，是各种脂类物质等化合物（膜和胞壁）[10]的吸收峰，说明水竹梅叶片内含有三萜类化合物。618 cm-1处出现吸收强度较弱的吸收峰，这是由C-H弯曲（面外）振动的炔烃类物质引起的，是一种特殊的脂类物质。
根据表1，水竹梅的特征峰1 631、1 380、618 cm-1所对应物质的主要归属为α，β-不饱和酮、烷烃类、炔烃类等，所对应的成分为乙酸香叶酯、萜类化合物、脂类等物质（表3）。
2.3紫鸭跖草叶片中吸收峰和对应官能团及其成分
由图1可知，除与水竹梅相同的吸收峰外，紫鸭跖草还具有特征峰2 849、1 641、1 417、1 319 cm-1。其中，峰值在2 849 cm-1附近为乙酰酯的羰基振动所致，该特征峰峰形陡峭，同时，该处出现强度较高、峰形稍宽的C=O键与C=C键共轭的吸收峰，表明其叶片中也含有少量的酯羰基，结合在2 923 cm-1处是脂肪的甲基不对称伸缩振动，表明其叶片中含有一定量脂肪类化合物。1 641 cm-1处特征峰，表明其叶片中含有芦丁等黄酮类物质[11]。这种物质在抗菌防病等方面起着重要作用，故紫鸭跖草具有特殊的药用价值。1 417 cm-1处特征峰，表明紫鸭跖草内含有芳香族化合物，这类芳香族化合物在生态系中参与碳素循环并引起植物芳香，是紫鸭跖草叶片内的特有物质。1 319 cm-1处的特征峰，是叶片内的核酸物质所引起的，因为叶绿体和线粒体内含有遗传物质，所以叶片成分内有核酸类物质。
根据表1，紫鸭跖草的特征峰2 849、1 641、1 417、1 319 cm-1所对应物质的主要归属为烷烃类、芳酮类、烷烃类、羟酸或酮等，所对应的成分为脂类化合物、芦丁等黄酮类物质、芳香族化合物、核酸等物质（表4）。
3讨论与结论
3.1水竹梅和紫鸭跖草的红外光谱波形相似
两种植物共有4个相同的红外光谱吸收峰峰值，可见含有的相同成分较多。分析原因可能是水竹梅和紫鸭跖草都属于鸭跖草科的草本植物，所以在生理生化特性、次生物质代谢等多种方面具有一定相似性。其中，两种植物在3 401～3 359、2 924～2 918 cm-1范围内有相同的吸收峰，表明其挥发物中烯萜类化合物含量较高，这类物质可做农药。孟雪等[12]在研究吊金钱和鸭跖草挥发物主要成分的抑菌作用中指出，鸭跖草科植物的挥发物中莰烯、α-蒎烯和桉树脑3种萜烯化合物含量很高。3种挥发物单体作为农用、医用杀菌剂的应用范围和前景较广。它们的挥发物可做杀菌物质，所以它们长时间摆放在室内会对人体健康造成危害。
5-磷酸核酮糖单磷酸途（RuMP）是与甲醛同化作用有关的一条代谢途径[13]，对甲醛的脱毒有重要贡献，6-磷酸己酮糖合成酶和6-磷酸果糖异构酶是RuMP中固定甲醛的关键酶。两种植物在3 401～3 359 cm-1附近有相同吸收峰，主要归属是醇类和酚类物质，是氨基酸类的蛋白质成分，推测叶片内部含有某种与甲醛反应的酶，此类酶属于蛋白质。所以证明了两种植物含有这些蛋白质类的反应酶。此类物质与甲醛反应有关，即得出两种植物对甲醛等有害气体的吸收作用较好。
3.2水竹梅和紫鸭跖草化学成分的差异
除以上4处相同的红外光谱吸收峰外，水竹梅有3处特殊吸收峰，而紫鸭跖草也具有4处特殊吸收峰。这决定了两者在基团和成分上具有差异，其中紫鸭跖草有黄酮类物质存在，表明其具有一定的药用价值。
3.3有关植物叶片成分测定和含量确定的新方法
暨南大学药学院中药及天然药物研究所利用常规柱色谱及半制备高效液相色谱等手段相结合，对紫鸭跖草化学成分进行分离纯化，研究显示，紫鸭跖草的化学成分分析过程中，发现其中包括有无色油状物、黄色油状物，表明紫鸭跖草中的确含有油脂类物质[14]。本研究利用简单的红外光谱测定法，便可测得紫鸭跖草叶片当中含有脂类化合物，测试结果准确，方法简便易操作。因此，采用红外光谱分析法对植物叶片成分进行测定较为适宜。此外，红外光谱分析法可根据峰面积推测植物叶片中物质含量是否丰富，可为判断该植物能否作为一种专门的药用植物进行种植及提取药物成分提供参考。
参考文献：
[1]陈苗，金松恒，黄坚钦，等.近红外光谱技术在植物组分与特性研究中的应用[J].科技通报，2011，27（1）：38-44.
[2]笛子.水竹草[J].中国花卉盆景，2004（9）：12.
[3]庞松龄，王启燕. 漫谈鸭趾草类观叶植物[J].北方园艺，2000（5）：55.
[4]于洋.几种观叶植物对室内氨气污染的净化研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2009.
[5]张勇，，李彩霞，等.甘肃白刺属3种植物叶片营养成分含量的测定与分析[J]. 草业科学，2007，24（7）：37-39.
[6]黄昊，孙素琴，许锦文，等.药用植物化学分类法与红外指纹图谱的相关性研究[J].光谱学与光谱分析，2003，23（2）：253-257.
[7]黄罗生，顾燕飞，李红.中药挥发油及芳香性药物的研究进展[J]. 中国中药杂志，2009，34（12）：1605-1611.
[8]李伦. 基于傅里叶变换红外光谱的木兰科植物和竹类植物分类研究[D].昆明：云南师范大学，2013.
[9]叶文. 光谱法检测物质成分的方法研究[D].长春：长春理工大学，2008.
[10]胡凇月.浅析红外光谱法鉴别纤维成分[J].天津纺织科技，2010 （1）：39-40.
[11]杨静怡，陶兴月.中红外光谱法在林木种子化学品质检验中的应用[J].河北林业科技，2015（1）：75-80.
[12]孟雪，王志英，孟庆敏，等. 吊金钱和鸭跖草挥发物主要成分的抑菌作用[J]. 河南农业科学，2015，44（8）：87-91.
