傅里葉變換近紅外光譜分析技術(shù)在茶葉中的應用
一、應用原理及特點(diǎn)
1.應用原理
近紅外光譜區介于可見(jiàn)光區與中紅外光區之間,波長(cháng)范圍為0.75~2.5μm, 渡數范圍為4000~13330/cm。由于近紅外光譜區與有機分子中含氫基團(C-H、O-H、N-H)振動(dòng)的合頻與各級倍頻的吸收一致,因此通過(guò)掃描樣品的近紅外光譜,可得到樣品中有機分子古氫基團的特征振動(dòng)信息 茶葉中的大多數有機化合物如茶多酚、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, 所 通過(guò)對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(guò)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,進(jìn)一步建立關(guān)于茶葉優(yōu)劣、級別、真假識別“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在茶葉化學(xué)測定的繁瑣和人工審評中因個(gè)人好惡帶來(lái)的誤差。
傅里葉變換近紅外光譜儀所運用的傅里葉變換技術(shù)是通過(guò)機內的邁克爾遜干涉儀動(dòng)鏡的勻速運動(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度隨光程度變化的函數,也是干涉強度隨時(shí)問(wèn)變化的函數。機內的計算機采集干涉圖的數據,通過(guò)傅里葉變換(多次的數值積分),把干涉圖變換成光譜圖。由于干涉光提供了很高波長(cháng)分辨率的全光譜,因此傅里葉變換后的信號提供了較其他類(lèi)型儀器通常所能達到的更高信噪比。傅里葉變換技術(shù)是信號姓理和渡譜解析的有力手段,利用傅里葉變換可從數據中提取更多的有用信息,即 傅里葉級數擬合原光譜曲線(xiàn),用較少項的級數就可獲得與原光譜良好的近似,從而使所得譜線(xiàn)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用于大量樣品的高精度快速分析。
2. 應用的方法和特點(diǎn)
(1)茶葉近紅外光譜法測定步驟
運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字模型。具體過(guò)程如下:① 選擇一定數量(60份以上)具有代表性的茶葉樣品(又稱(chēng)標準樣品集) 2.用其他測試儀器或化學(xué)方法準確測定各份茶葉中要預測成分的含量,作為真實(shí)值;3.用傅里葉變換蚯紅外光譜儀掃描標準樣品.集中各份茶葉的近紅外光譜圖;④ 運用隨機軟件(0PUS QUANT-2定量分析軟件)中的化學(xué)計量學(xué)方法、偏最小二乘法(PLS)在計算機內建立茶葉近紅外光譜圖和化學(xué)成分真實(shí)值之間的對應模型;5.在以后運用該模型進(jìn)行性速測定時(shí)還可以不斷地進(jìn)行檢驗和校準。多組分測定時(shí),只須對標準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應的模型即可。
測定時(shí)只需掃描待測茶葉樣品的近紅外光譜,通過(guò)欲測成分的對應模型就可以得到樣品中該成分的含量。所以說(shuō)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之上的,可以稱(chēng)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準樣品集并進(jìn)行大量的化學(xué)測定,是一項耗時(shí)長(cháng)且相當繁瑣的工作 而且模型將來(lái)對未知樣品預測的準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(wú)損檢測。并快速而準確地測得組分含量,掃描后的樣品還可以挪作他用。
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