近红外光谱理论
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
倍频吸收带约发生在基频吸收2 - 3 倍基频吸收频率处（或波长 的约 1/2 及1/3 处）
当倍频级别增加时，吸收强度将减弱
倍频吸收带位于 基频吸收频率的倍数积处
例 如 : C -H 键 的 倍 频 吸 收 约 出 现 在
2960cm -1 (C -H 伸 缩 振 动 ) * 2 = 5920cm -1 = 1689nm 2960cm -1 (C -H 伸 缩 振 动 ) * 3 = 8880cm -1 = 1126nm
GB /T 18868-2002 饲料中水分、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨 酸、快速测定近红外光谱法
Method for determination of moisture, crude protein, crude fiber, crude fat , lysine and methinione
干物质，粗蛋白，粗纤维，和灰分组分的定标数据库建立和定量分 析工作
近红外技术在我国的研究与应用进展…
6个饲料的消化能和代谢能含量分析 大麦等4个饲料原料的氨基酸分析 米糠饼等6个饲料的植酸磷分析 饲料添加剂中喹乙醇分析的定标工作
这些工作为NIR技术在我国农业上的应用提供了大量的基础数 据
NIR技术已正式列入我国饲料国标
近红外区吸收
近红外光谱主要是由分子中O-H, N-H, C-H, S-H 键的振动 吸收引 起的
是这些振动的组频和倍频吸收带
- CH
近红外区光谱测试成分须含有 O-H, C-H, N-H 或 S-H 键
- OH -NH
-SH
光谱理论
红外活性分子其振动的基频吸收发生在中红外区，在近红外区 ，表征为合频吸收及倍频吸收。
合频吸收带约位于两个或三个 基频吸收频率之和处
例如: C-H键的合频吸收带约出现在
2960cm-1 (C-H Stretch) + 1460cm-1 (C-H Bend) = 4420cm-1 = 2262nm
近 红 外 合 频 及 1级 ， 2级 倍 频 吸 收 带
L og 1/ T
2 .2 9
2.90
2.85
2.80
2.75
2.70
0 <23>
20
40
60
80
100
光谱理论小结
R-H 键振动在近红外区有较强的倍频吸收 近红外光谱主要是由O-H, N-H, C-H, S-H 键的振动 吸收引
起的 在近红外谱区能量照射下，氢分子中的氢-氢键由于振动
双极没有发生任何变化，因此没有近红外吸收 R-H 的伸缩振动或 R-H的伸缩/弯曲振动构成了近红外区
近红外定量分析在饲料质量分析中的地位
1984 美国公职分析家学会(AOAC) 989.03: NIR成为分析饲料中蛋白，酸性洗涤纤维，中性 洗涤纤维 的标准方
法
1985年国际谷物技术协会采用NIR技术测定蛋白
近红外技术在我国饲料研究与应用进展
七五期间，近红外定标软件的研制列入国家攻关计划。 在此期间以中国农科院畜牧研究所为首，全国近20家研究所联合完 成了 饲料用玉米等九个能量饲料 大豆粕等4个蛋白饲料 苜蓿粉等7个粗饲料 蛋鸡配合料
近红外光谱研究物质分子对近红外光（能量）的吸收 界于电磁波谱800-2500nm光谱区段 它属于分子光谱的研究范畴，即研究物质分子与电磁波的相互作用.
光谱理论
广义的红外光谱（包括中红外光谱及近红外光ຫໍສະໝຸດ Baidu） 是由分子振动吸收引起的
红外活性分子(包括对中红外及近红外谱区能量吸 收分子）可理解为 一振动双极的机械模型（双极 具有 电荷分离），每一双极模型其振动具有特殊 的频率及振幅。
FOSS 近红外技术在农业/食品应用举例
农业
配合饲料 Moisture, CP. EE, Fiber, Ash, Ca, P, Salt, AA, ME
食品加工 糖品中锤度和旋光度
乳制品 黄油，乳酪中的油份和水分
食用油的碘值 IV, POV, 鲜奶中的水分，乳脂和总固形物 PHOS, FFA, Moisture, SFC
伸缩振动
弯曲 振动- 面内弯曲 (1)
弯曲振动 – 面外弯曲 (2)
光谱理论….
频率 是指单位 时间的振动数目 振幅 是 振动双极的振动距离
光谱理论….
当光能与分子振动能量相匹配时，分子将吸收光能， 振动能级将跃迁为新能级，表征为振动振幅的增加
在新能级时，分子振动频率保持不变
分子振动能级跃迁
W ater 1 .8 4
Oil
1 .3 8
.9 3
.4 7
.0 2 1100 1300
1500
1700
1900
W av elen g th (n m)
2100
2300 2500
近红外2级，3级倍频
= Protein 3.20 = Oil 3.15 = Moisture
3.10
3.05
3.00
2.95
饲草
糕点中蛋白，油份和水分 乳清制品中的蛋白和总固形物
青储饲料
啤酒和饮料中的酒精
奶粉中的水分、蛋白、油份和灰份 酸奶中乳脂 & 总固形物
NIR技术目前所获得的国际认可
AACC 39-21 (大豆中的蛋白 ,油份 , 水分) 39-21A (小麦中蛋白 、水分) Foss Tecator
AOAC 989.03 (蛋白, 酸性洗 涤纤维,水分) Foss NIRSystems
USDA 89-01 (大豆中的蛋白，油份) 90-101 (小麦中的蛋白) Foss Tecator
ACCC 小麦中的蛋白,硬度，水分 Foss NIRSystems
近红外定量分析在饲料质量分析中的地位
1975年加拿大谷物委员会正式确定NIR为该国官方的蛋白质分析方 法 1979年NIR成为官方分析油料中单葡萄糖苷的快速测定方法 1983年成为快速测定油料中不饱和脂肪酸的官方分析方法
馔写人 国家饲料质量监督检验中心 杨曙明 宋荣
近红外光谱理论
近红外光谱波长范围
紫外 可见
近红外
200 50,000
400 25,000
800 14,285
2500 4,000
中红外
25,000 nm 400cm-1
定量分析
成分定量分析
分子光表谱观颜色分析 分子光谱
官能团定性分析 分子光谱
近红外是如何工作的?
的主要吸收带 研究近红外区光谱吸收，测试成分须含有 O-H, C-H, N-H
或 S-H 键
当倍频级别增加时，吸收强度将减弱
倍频吸收带位于 基频吸收频率的倍数积处
例 如 : C -H 键 的 倍 频 吸 收 约 出 现 在
2960cm -1 (C -H 伸 缩 振 动 ) * 2 = 5920cm -1 = 1689nm 2960cm -1 (C -H 伸 缩 振 动 ) * 3 = 8880cm -1 = 1126nm
GB /T 18868-2002 饲料中水分、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨 酸、快速测定近红外光谱法
Method for determination of moisture, crude protein, crude fiber, crude fat , lysine and methinione
干物质，粗蛋白，粗纤维，和灰分组分的定标数据库建立和定量分 析工作
近红外技术在我国的研究与应用进展…
6个饲料的消化能和代谢能含量分析 大麦等4个饲料原料的氨基酸分析 米糠饼等6个饲料的植酸磷分析 饲料添加剂中喹乙醇分析的定标工作
这些工作为NIR技术在我国农业上的应用提供了大量的基础数 据
NIR技术已正式列入我国饲料国标
近红外区吸收
近红外光谱主要是由分子中O-H, N-H, C-H, S-H 键的振动 吸收引 起的
是这些振动的组频和倍频吸收带
- CH
近红外区光谱测试成分须含有 O-H, C-H, N-H 或 S-H 键
- OH -NH
-SH
光谱理论
红外活性分子其振动的基频吸收发生在中红外区，在近红外区 ，表征为合频吸收及倍频吸收。
合频吸收带约位于两个或三个 基频吸收频率之和处
例如: C-H键的合频吸收带约出现在
2960cm-1 (C-H Stretch) + 1460cm-1 (C-H Bend) = 4420cm-1 = 2262nm
近 红 外 合 频 及 1级 ， 2级 倍 频 吸 收 带
L og 1/ T
2 .2 9
2.90
2.85
2.80
2.75
2.70
0 <23>
20
40
60
80
100
光谱理论小结
R-H 键振动在近红外区有较强的倍频吸收 近红外光谱主要是由O-H, N-H, C-H, S-H 键的振动 吸收引
起的 在近红外谱区能量照射下，氢分子中的氢-氢键由于振动
双极没有发生任何变化，因此没有近红外吸收 R-H 的伸缩振动或 R-H的伸缩/弯曲振动构成了近红外区
近红外定量分析在饲料质量分析中的地位
1984 美国公职分析家学会(AOAC) 989.03: NIR成为分析饲料中蛋白，酸性洗涤纤维，中性 洗涤纤维 的标准方
法
1985年国际谷物技术协会采用NIR技术测定蛋白
近红外技术在我国饲料研究与应用进展
七五期间，近红外定标软件的研制列入国家攻关计划。 在此期间以中国农科院畜牧研究所为首，全国近20家研究所联合完 成了 饲料用玉米等九个能量饲料 大豆粕等4个蛋白饲料 苜蓿粉等7个粗饲料 蛋鸡配合料
近红外光谱研究物质分子对近红外光（能量）的吸收 界于电磁波谱800-2500nm光谱区段 它属于分子光谱的研究范畴，即研究物质分子与电磁波的相互作用.
光谱理论
广义的红外光谱（包括中红外光谱及近红外光ຫໍສະໝຸດ Baidu） 是由分子振动吸收引起的
红外活性分子(包括对中红外及近红外谱区能量吸 收分子）可理解为 一振动双极的机械模型（双极 具有 电荷分离），每一双极模型其振动具有特殊 的频率及振幅。
FOSS 近红外技术在农业/食品应用举例
农业
配合饲料 Moisture, CP. EE, Fiber, Ash, Ca, P, Salt, AA, ME
食品加工 糖品中锤度和旋光度
乳制品 黄油，乳酪中的油份和水分
食用油的碘值 IV, POV, 鲜奶中的水分，乳脂和总固形物 PHOS, FFA, Moisture, SFC
伸缩振动
弯曲 振动- 面内弯曲 (1)
弯曲振动 – 面外弯曲 (2)
光谱理论….
频率 是指单位 时间的振动数目 振幅 是 振动双极的振动距离
光谱理论….
当光能与分子振动能量相匹配时，分子将吸收光能， 振动能级将跃迁为新能级，表征为振动振幅的增加
在新能级时，分子振动频率保持不变
分子振动能级跃迁
W ater 1 .8 4
Oil
1 .3 8
.9 3
.4 7
.0 2 1100 1300
1500
1700
1900
W av elen g th (n m)
2100
2300 2500
近红外2级，3级倍频
= Protein 3.20 = Oil 3.15 = Moisture
3.10
3.05
3.00
2.95
饲草
糕点中蛋白，油份和水分 乳清制品中的蛋白和总固形物
青储饲料
啤酒和饮料中的酒精
奶粉中的水分、蛋白、油份和灰份 酸奶中乳脂 & 总固形物
NIR技术目前所获得的国际认可
AACC 39-21 (大豆中的蛋白 ,油份 , 水分) 39-21A (小麦中蛋白 、水分) Foss Tecator
AOAC 989.03 (蛋白, 酸性洗 涤纤维,水分) Foss NIRSystems
USDA 89-01 (大豆中的蛋白，油份) 90-101 (小麦中的蛋白) Foss Tecator
ACCC 小麦中的蛋白,硬度，水分 Foss NIRSystems
近红外定量分析在饲料质量分析中的地位
1975年加拿大谷物委员会正式确定NIR为该国官方的蛋白质分析方 法 1979年NIR成为官方分析油料中单葡萄糖苷的快速测定方法 1983年成为快速测定油料中不饱和脂肪酸的官方分析方法
馔写人 国家饲料质量监督检验中心 杨曙明 宋荣
近红外光谱理论
近红外光谱波长范围
紫外 可见
近红外
200 50,000
400 25,000
800 14,285
2500 4,000
中红外
25,000 nm 400cm-1
定量分析
成分定量分析
分子光表谱观颜色分析 分子光谱
官能团定性分析 分子光谱
近红外是如何工作的?
的主要吸收带 研究近红外区光谱吸收，测试成分须含有 O-H, C-H, N-H
或 S-H 键