近红外光谱分析法在烟草生产中的研究应用-（毕业论文设计）.doc

PAGE PAGE 9 摘 要 本文介绍了近红外光谱技术的概念、特点、优势、局限和发展历史，并进行了AOTF近红外光谱分析技术在烟叶生产中四个不同方面的应用研究，研究结果如下： 1.利用近红外光谱法定量快速检测法检测各个生产阶段的烟叶内主要化学成分，通过对一级数据的精确测量，并采用多元回归PLS1（偏最小二乘法）方式进行计算建立定量校正数学模型，结果表明：每个模型均有非常好的线性关系，各个指标的相关性R2都在0.95以上，而且建立模型的集样品足够多，各指标的数据梯度分布也比较好。用实验室标准方法化验验证集样品的化学值，扫描样品后采用一阶微分9点平滑法对光谱数据进行预处理，导入化学计量学分析软件，调用已建立的数学模型进行预测，计算每个验证集样品的预测偏差和验证集样品的平均预测偏差。最后的结果证实了利用近红外光谱法定量快速检测法检测验证集样品的预测值与用标准方法检测出的原始化学值差异甚小，在实验误差允许范围内。 2.采用近红外光谱法定量快速检测法快速检测初烤烟叶中的各种主要化学成分，可及时了解烟叶质量，为卷烟厂业企业提供烟叶质量信息，加快烟叶工商调拨速度，为卷烟工业企业烟叶配方提供理论基础，达到合理使用烟叶原料。 3.运用近红外光谱分析技术可以快速检测出青烟叶中的烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾和氯等主要化学成分含量，对烟间生长的烟叶作实时在线监测，了解烟叶干物质积累动态。采取相应的农艺措施，使烟叶化学成趋于协调。 4.使用近红外光谱分析技术可以快速检测出油枯中主要营养成分，对采购的油枯质量作实时在线监测，保证产品质量合格。根据油枯特性，对各指标均制定了标准，未达到标准含量的指标会对供应商作相应的经济制裁，为此，促使供应商共同对产品质量进行监控。同时，准确了解油枯的营养成分，为烤烟平衡施肥技术的养分配比提供科学依据，防止施肥过量和不足，导致烟株营养过剩和缺乏。 5.利用用近红外光谱法能有效判别漂浮育苗基质的原料是何种物质。不同基质配方比例的模型能有效辨别出被检测的基质是否属于同类，不是该配方比例的基质不能被该模型识别。为此，以生产上标准的漂浮育苗基质配方比例建立定性分析模型，运用近红外光谱法定性分析漂浮育苗基质的配方比例是否合格，对产品质量作实时在线监测。 关键词：近红外光谱分析；烟草；化学成分；检测应用 1文献综述 1.1近红外光谱分析技术简述 1.1.1．近红外的定义 按照美国实验和材料协会（ASTM）的定义，近红外区域是指波长在780~2526nm范围内的电磁波，近红外谱区于1800年被天文学家william Herschel所发现，是人类最早发现的非可见光区域[1]。在电磁波谱中，靠近可见光红光区域的电磁波称为红外光，红外包括三部分：近红外（NIR）、中红外（MIR）、远红外（FIR），近红外是红外的一部分，因最靠近红光，所以叫近红外。在整个电磁波谱中，近红外的右侧波长越往右越长，依次为中红外、远红外、微波、中波、长波；左侧的波长越往左越短，依次为紫外、x-射线、γ-射线、宇宙射线。每一波长范围的电磁波都有其特性和应用[2]。 1.1.2近红外光谱的原理和特性 近红外分析技术的基本原理是利用物质中C-H、N-H、O-H 、S-H及C=O、C=C等基团对近红外光吸收较强的特点，根据有机物质的近红外光谱信息，对相应的物理、化学特征进行定性分析和定量测量。近红外光谱是以吸收波长为横坐标（标示吸收峰的位置），以吸光度为纵坐标（标示吸收峰的强度），构成的一幅图形。所有近红外光谱的吸收谱带都是中红外吸收基频的一级、二级、三级倍频及合频 。即有机物质的分子振动，吸收近红外区域的光，产生了分子振动能级从基频到第二、三、四能级的跃迁，产生一级、二级、三级倍频。其吸收形成的光谱图就是近红外光谱图。 近红外光谱的特点： 1）C-H、N-H、O-H、S-H及C=O、C=C等官能团的倍频峰、合频峰叠加在一起，形成一个宽峰，谱峰重叠严重。不象在中红外区域的比较尖锐的谱峰，容易分辨每个峰所代表特定基团的吸收。近红外区域的宽峰包含了很多的吸收信息，单从谱图上无法直接分辨是哪一种物质的吸收峰。 2）近红外区域的倍频或合频吸收系数很小，通常比中红外区域的基频吸收弱20~50倍。这一特点使得被测样品无需用溶剂稀释即可直接测定，便于生产过程的实时测定。另外，吸收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近红外吸收弱的组分不至于干扰测定。这也是近红外不能进行痕量分析的原因。 正是近红外光谱具有谱峰重叠严重、吸收系数低这两个特点，所以必须依赖计算机从谱图中提取信息，然后通过化学计量学软件对复杂的光谱信息进行解析，得到我们需要的分析数据。现代近红外分析技术突飞猛进的发展和成为一门独立的分析技术是与计算机的快速发展和化学计量学的深入研究密不可分