近红外光谱分析及其应用简介 1、近红外光谱分析及其在国际、国内分析领域的定位 近红外光谱分析是将近红外谱区（800-2500nm）的光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与基础测试技术交叉结合的现代分析技术，主要用于复杂样品的直接快速分析。近红外分析复杂样品时，通常首先需要将样品的近红外光谱与样品的结构、组成或性质等测量参数（用标准或认可的参比方法测得的），采用化学计量学技术加以关联，建立待测量的校正模型；然后通过对未知样品光谱的测定并应用已经建立的校正模型，来快速预测样品待测量。 近红外光谱分析技术自上世纪60年代开始首先在农业领域应用，随着化学计量学与计算机技术的发展，80年代以来逐步受到光谱分析学家的重视，该项技术逐渐成熟，90年代国际匹茨堡会议与我国的BCEIA等重要分析专业会议均先后把近红外光谱分析与紫外、红外光谱分析等技术并列，作为一种独立的分析方法；2000年PITTCON 会议上近红外光谱方法是所有光谱法中最受重视的一类方法，这种分析方法已经成为ICC（International Association for Cereal Science and Technology国际谷物科技协会）、AOAC(American Association of Official Analytical Chemists美国公职化学家协会)、AACC （American Association of Cereal Chemists美国谷物化学家协会）等行业协会的标准；各发达国家药典如USP(United States Pharmacopoeia美国药典)均收入了近红外光谱方法；我国2005年版的药典也将该方法收入。在应用方面近红外光谱分析技术已扩展到石油化工、医药、生物化学、烟草、纺织品等领域。发达国家已经将近红外方法做为质量控制、品质分析和在线分析等快速、无损分析的主要手段。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚，上世纪70年代开始，进行了近红外光谱分析的基础与应用研究，到了90年代，石化、农业、烟草等领域开始大量应用近红外光谱分析技术，但主要是依靠国外大型分析仪器生产商的进口仪器。目前国内能够提供完整近红外光
前言 甘肃是全国药材主产地之一，当归产量占全国95%，党参产量占全国60%，黄芪产量占全国50%，出口量占全国80%以上。甘肃省定西地区的崛县、渭源、陇西县被中国农学会特产之乡组委会分别命名为“中国当归之乡”、“中国党参之乡”、“中国黄芪之乡”。 我省中药材资源特色品种优势明显，为甘肃医药特别是中药产业的发展提供了充足的原料保障和广阔的市场潜能。但是，由于我省地理环境、运输条件限制，中药材种植农户分散，规模化、集约化，尤其是标准化加工程度低，导致药材质量不稳定。科研带动、科技创新滞后，造成中药科研攻关综合实力和竞争能力弱。 为加快陇药产业发展，结合甘肃道地药材品种，以定西、陇南为重点，优先抓好当归、党参、黄芪道地中药材规模化生产，建设陇药生产加工体系，指导生产规划，优化加工技术，为制定陇药原生药材加工标准，全面实施中药材种植质量管理规范提供理论依据，服务我省药材市场。 不同干燥方式对中药材品质的影响 以甘肃道地药材当归、黄芪、党参为研究对象，针对目前我省中药材产地加工过程干燥方法不统一，无序熏硫等现象，致使中药材中二氧化硫含量超标，严重影响中药材质量。本试验在保持传统工艺的基础上，改进现有产地加工干燥方法，利用现代分析技术手段，对中药材干燥后药典中指标性成分水溶性浸出物、醇溶性浸出物、阿魏酸、黄芪甲苷、党参炔苷含量进行测定、用液相色谱法分析中药有效成分，确定三种我省道地中药材最佳产地加工干燥方法，建立产地加工干燥工艺，制定该工艺加工干燥后中药材的质量控制方法。 1 材料与方法 1.1 实验材料与地点 试验材料当归取自岷县，党参取自定西渭源，黄芪取自陇西县，选取产地一致，长势一致的中草药，11月上旬产地地头直接进行采购，要求试验用中药材未经任何处理。 对照用中药材选自当归城交易市场。 1.2 试验方法 试验原料经常温常压冷水喷淋除泥清洗后，通过单因素试验设置不同的温度梯度，以阴干、晒干、烘房干燥、热风干燥、太阳能干燥方式作为研究对象，设计3个重复，以干燥后所得中药材样品性状、水分、浸出物为评价指标，确定最
红外光谱分析概述（上） 1．红外光谱 红外光谱是反映红外辐射强度或其他与之相关性质随波长（波数）变化的谱图。目前，它是一种被广泛应用于研究表征物质的化学组成，在分子层次上的结构及分子间相互作用的有力手段。红外射线发现于1800年，在用普通温度计测量可见光谱的温度效应时，在红光一端的外侧观察到有较强的热效应。后来，实验证实了这是由一种肉眼看不见、波长比红光更长的电磁辐射所造成的，这种电磁辐射被称为红外光。通常将红外辐射的波长范围定为0.8～1000微米，并可粗略地分为三个波段：（1）近红外的波段为0.8～2.5微米，波数为12500～4000厘米-1；（2）中红外的波段为2.5～25微米，波数为4000～400厘米-1；（3）远红外的波段为25～1000微米，波数为400～10厘米，目前，实验上已能测定到2500微米，波数为4厘米-1。相应地有近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。 红外光谱的形式虽然多种多样，从本质上可分为发射光谱和吸收光谱两大类。物体的红外发射光谱是指样品在通过受激或自发辐射的条件下，所发射的红外光的强度随波长(波数)变化的光谱图，红外发射光谱主要决定于物体的温度和化学组成。吸收光谱是指样品对红外辐射的吸收能力随波长(波数)变化的光谱图，在实验上，使红外光与样品发生相互作用，测定红外光与物质相互作用前后光强的变化与波长(波数)之间的关系, 称红外吸收光谱。 2．分子的振动和转动光谱 对于分子体系而言，其振动和转动是量子化的，其能级差所对应的光子的波长落在红外光范围，因此是红外光谱(拉曼光谱)的主要研究对象。研究指出，红外光谱的研究范围不仅仅局限于分子的振动、转动跃迁，某些特殊体系的电子能级跃迁亦可能落在红外光谱波段范围内，例如，超大规模共轭体系的电子跃迁、某些稀土离子的f-f能级跃迁等等。不过目前绝大多数的红外光谱研究工作仍集中于分子的振动能级跃迁上，以最简单的双原子为例，其振动吸收Eν可近似地表示为： 式中h为普朗克常数；ν为振动量子数（取正整数）；n0为简谐振动频率。当ν=0时，分子的能量最低，称为基态。处于基态的分子受到频率为n0的红外射线照射时，分子吸收了能量为n0的光量子，跃迁到第一激发态，得到频率为n0的红外吸收带, 它称为分子振动的基频。反之，处于该激发态的分子也可发射频率为n0的红外射线而恢复到基态。n0的数值决定于分子的约化质量μ和力常数κ： κ决定于原子的核间距离、原子的特性和化学键及键级等。 在多原子分子体系中，各原子在平衡位置附近作相对运动。这些振动方式可以被分解为各种简正振动的线性组合，所谓简正振动就是指分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简揩振动。含N个原子的非线分子有3N-6个简正振动方式；线性分子有3N－5种简正振动方式。 对于分子的转动而言，往往可以假定分子为刚性转子，则其转动能量Er为： 红外光谱分析概述（中）
现代近红外光谱分析仪工作原理 现代近红外光谱分析仪工作原理 2011年02月08日 20世纪90年代初,外国厂商开始在我国销售近红外光谱分析仪器产品,但在很长时间内，进展不大，其原因主要是：首先，近红外光谱分析要求光谱仪器、光谱数据处理软件（主要是化学计量学软件）和应用样品模型结合为一体，缺一不可。但被分析样品会由于样品产地的不同而不同，国内外的样品通常有差异，因此，进口仪器的应用模型一般不适合分析国内样品。如果自己建立模型，就需要操作人员了解和熟悉化学计量学知识和软件，而外商在中国的代理机构缺乏这方面的专业人才，不能有效地根据用户的需要组织培训，因此，用户对这项技术缺乏全面了解，影响到了它的推广使用。其次，进口仪器价格昂贵，售后技术服务费用也往往超出大多数用户的承受能力。 现代近红外光谱分析技工作原理 近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的。近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，它常常受含氢基团X-H（X-C、N、O）的倍频和合频的重叠主导，所以在近红外光谱范围内，测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。 由于倍频和合频跃迁几率低，而有机物质在NIR光谱区为倍频与合频吸收，所以消光系数弱，谱带重叠严重。因此从近红外光谱中提取有用信息属于弱信息和多元信息，需要充分利用现有的光机技术、电子技术和计算机技术进行处理。计算机技术主要包括光谱数据处理和数据关联技术。光谱数据处理是消除仪器因素（灯及测量方式等）环境因素（如温度等）和样品物态（如颜色、形态等）等对光谱的影响。常采用的方法有平滑、微分、基线漂移扣减、多元散射校正（MSC）和有限脉冲响应滤波（FIR）等也可以用小波变换来进行部分处理。数据关联技术主要是化学计量学方法。化学计量学的发展使多组分分析中多元信息处理理论和技术日益成熟，解决了近红外光谱区重叠的问题。通过关联技术可以实现近红外光谱的快速分析。在近红外光谱的应用中我们所关心的是被测样品的组成或各种物化性质，因此，如何提取这些有用信息是近红外光谱分析的技术核心。现在的许多研究与应用表明，
近红外光谱技术在药物分析中的应用 1·前言 近红外光谱分析技术是分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 近红外（NIR）谱区是人类认识最早的非可见光谱区，波长范围在0.75—2.5 m之间，用波数表示时则在13330—4000cm-1之间。由于近红外的吸收谱带复杂，谱峰重叠，信号弱，在分析上难以应用，长期以来没有受到人们的重视。近十多年来，随着近红外仪器的改良，新的光谱理论和光度分析方法的建立，特别是计算机技术和化学计量学的广泛应用和迅速发展，使近红外光谱技术成为目前发展最快、最引人注目的分析技术，并以其简单快速、实时在线、无损伤无污染分析等特点，在复杂物质的分析上得到广泛应用。在包括制糖和制药的许多与化学分析和品质管理有关的行业中的应用前景极其广阔。 关于近红外光谱技术在制药行业中应用的文献报道越来越多，显示了近红外光谱技术在制药领域中越来越受到人们的重视。近红外光谱分析具有的快速实时、操作简单、无损伤测定、不受样品状态影响的特点很符合药物分析的要求。因此，在制药业中原料药的分析、药物制剂中水分、有效成分的分析、药物生产品质的过程控制等方面近红外光谱技术得到了十分广泛的应用。 2·光谱介绍 近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波，根据ASTM（美国试验和材料检测协会）定义是指波长在780～2526nm范围内的电
磁波，习惯上又将近红外区划分为近红外短波（780~1100nm）和近红外长波（1100~2526nm）两个区域。 近红外光谱属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱，主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，具有较强的穿透能力。近红外光主要是对含氢基团X－H（X=C、N、O）振动的倍频和合频吸收，其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。由于不同的有机物含有不同的基团，不同的基团有不同的能级，不同的基团和同一基团在不同物理化学环境中对近红外光的吸收波长都有明显差别，且吸收系数小，发热少，因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效的载体。近红外光照射时，频率相同的光线和基团将发生共振现象，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子；而近红外光的频率和样品的振动频率不相同，该频率的红外光就不会被吸收。因此，选用连续改变频率的近红外光照射某样品时，由于试样对不同频率近红外光的选择性吸收，通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱，透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度，就可以确定该组分的含量。 3·近红外光谱技术在制药业中的应用 3·1 原料和活性组分的测定 药物加工过程中第一步就是原料的鉴定，其质量的好坏直接决定后续加工过程的成败于否，而同一类型的原料中多变因素主要是湿度和颗粒大小，近红外光谱在湿度测定中的灵敏度及其适于固体表面的表征的特性，使他能够很快地得到样品的湿度和颗粒大小的信息，然
我国10大道地药材产区 道地药材主要指某些地区栽培生产的优质药材，也包括优质野生药材。该产地称道地产区。“道”是古代行政区划名，如唐代将全国分为关南道、河东道等10余道。道地本指各地特产，后演变为“货真价实、质优可靠”的代名词。道地药材之所以质量优良，主要是因为这些地区有适宜的地理气候条件和生态环境，长期优育、栽培形成了优良的品种和先进的栽培技术，独特的加工方法形成了美观的商品性状。这些商品性状常常是鉴别道地药材的方法之一。道地药材由于品质优良，在国内外具有很高信誉，在经营中具有很强竞争力，因而形成了较大的商品规模。据初步统计，传统道地药材有200多种，其生产数量和产值都占80%以上。一些道地药材，常在名称前加上道地产区，例如川泽泻、建泽泻分别表示四川和福建产道地药材泽泻。道地药材是中药材生产中的一个重要特色。 一、道地药材产区 我国地域辽阔，不同地区环境条件变化大，经过长期的生产实践，各个地区都形成了一批适合本地条件的道地药材。道地药材与地域是不可分的，根据我国中药资源的分布区域和主要药材10大道地产区介绍如下： （一）关药产区 关药通常指东北地区所出产的道地药材。著名关药有人参、鹿茸、防风、细辛、五味子、关木通、刺五加、黄柏、知母、龙胆、哈蟆油等。所产人参占全国人参产量的99%，人参加工品边条红参体长、芦长、形体优美；辽细辛气味浓烈、辛香；北五味肉厚，色鲜、质柔润；关龙胆根条粗长、色黄淡；防风主根发达，色棕黄，被誉为“红条防风”；梅花鹿茸粗大、肥、壮、嫩、茸形美、色泽好；哈蟆油野生蕴藏量占全国99%。 （二）北药产区 北药通常指河北、山东、山西等省和内蒙古自治区中部和东部等地区所出产的道地药材。主要有北沙参、山楂、党参、金银花、板蓝根、连翘、酸枣仁、远志、黄芩、赤芍、知母、枸杞子、阿胶、全蝎、五灵脂等。山西潞党参皮细嫩、紧密、质坚韧；河北酸枣仁粒大、饱满、油润、外皮色红棕；河北连翘身干、纯净、色黄壳厚；河北易县，涞源县的知母肥大、柔润、质坚、色白、嚼之发黏，称“西陵知母”；山东东阿阿胶驰名中外。 （三）怀药产区 怀药泛指河南境内所产的道地药材。河南地处中原，河南的怀药分南北两大产区, 产常用药材300余种，有著名的“四大怀药”怀地黄、怀山药、怀牛膝、怀菊花，以及密（县）银花、茯苓、红花、全蝎等。 （四）浙药产区
近红外光谱在果蔬品质无损检测中的应用研究进展 摘要 本论文介绍了近红外光谱无损检测机理，近红外光谱在果实品质的定量分析和定性分析的研究概况，并对近红外光谱对果实品质无损检测存在问题及前景做了简单的分析。 关键词 无损检测；近红外光谱；内部品质；果蔬 1 引言 1.1 果蔬无损检测研究概况 果蔬品质主要是指果蔬形态、颜色、密度、硬度以及含糖量、水分、酸度、病变等。果蔬品质检测技术作为保障果蔬质量、提升产品市场竞争力的一种手段，可以分为有损检测和无损检测两种。有损检测一般需要借助传统的化学分析测定方法或是现代仪器分析方法( 如高效液相色谱分析、气相色谱分析、质谱分析等) ，测定过程比较烦琐、人力物力耗费大、检测成本非常高。无损检测又称为非破坏性检测，是利用果蔬的物理性质，如力学性质、热学性质、电学性质、光学性质和声学性质等，在获取样品信息的同时保证了样品的完整性，检测速度较传统的化学方法迅速，且能有效地判断出从外观无法获得的样品内部品质信息。目前，果蔬品质与安全的无损检测技术主要包括: 光谱分析技术、光谱成像技术、机器视觉技术、介电特性检测技术、声学特性及超声波检测技术、力学检测技术、核磁共振检测技术、生物传感器技术、电子鼻与电子舌技术等等。针对不同的检测对象和检测指标，这些无损检测技术各具优势。 1.2 近红外光谱无损检测研究概况 近红外光谱分析( Near Infrared Spectroscopy，NIR) 技术是近十年来发展最为迅速的高新分析技术之一，以其快速、简便、高效等优势已被人们认识和接受，并且其应用范围也由谷物、饲料扩展到食品和果蔬等领域。水果是重要的农产品,消费者在选购水果时对于内部品质如口感、糖度和酸度等极为看重。而近红外光谱分析技术将其用于水果内部品质检测具有快速、非破坏性、无需前处
近红外光谱分析技术及发展前景 陈丽菊 刘 巍 近红外光(near infrared,N IR)是介于可见光(VL S)和中红外光(M IR)之间的电磁波,美国材料检测协会(ASTM)将波长780～2526nm的光谱区定义为近红外光谱区。近红外光谱主要应用两种技术获得:透射光谱技术和反射光谱技术。透射光谱波长一般在780～1l00nm范围内;反射光谱波长在1100～2526nm范围内。近红外光谱区(N IR)是由赫歇尔(Herschel)在1800年发现的。卡尔?诺里斯(Karl Norris)等人首先用近红外光谱区测定谷物中的水分、蛋白质。但是由于分子在该谱区倍频和合频吸收弱,且谱带重叠严重,难以分析和鉴定,以致N IR分析技术的研究曾一度陷入低谷,甚至处于停滞。20世纪80年代,随着计算机技术、仪器硬件的迅速发展,以及化学计量学方法在解决光谱信息提取和消除背景干扰方面取得的良好效果,使得近红外分析技术不仅用于农产品、食品和生物科学,而且还应用到石油化工、烟草、纺织、环保等行业。 近红外光谱分析的原理 近红外光谱是由于分子振动能级的跃迁(同时伴随转动能级跃迁)而产生的。近红外分析技术是依据被检测样品中某一化学成分对近红外光谱区的吸收特性而进行定量检测的一种方法。它记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息,它的光谱是在700～2500nm范围内分子的吸收辐射。这个事实与常规的中红外光谱定义一样,吸收辐射导致原子之间的共价键发生膨胀、伸展和振动。中红外吸收光谱中包括有C-H键、C-C键以及分子官能团的吸收带。然而在N IR测量中显示的是综合波带与谐波带,它是R-H分子团(R是O、C、N和S)产生的吸收频率谐波,并常常受含氢基团X-H(C-H、N-H、O-H)的倍频和合频的重叠主导,所以在近红外光谱范围内,测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。使用N IR技术是因为它与样品相互作用时输出的能量效率比中红外光更为实用。N IR的辐射源(仪器上的灯)要比用在中红外的能量高得多,而且它的检测器也具有更高检测效率。这些因素意味着N IR仪器的信噪比值远高于中红外仪器。较高的信噪比意味着样品的观测时间可比中红外仪器短得多。近红外辐射对于样品的穿透性也较高,因此样品的前处理常较中红外简单。近红外光谱根据其检测对象的不同分成近红外透射光谱(N IT)和近红外反射光谱(N IR)两种。N IT是根据透射光与入射光强的比例关系来获得在近红外区的吸收光谱。N IR根据反射光与入射光强的比例获得在近红外光谱区的吸收光谱。近红外分析技术是综合多学科(光谱学、化学计量学和计算机等)知识的现代分析技术,使用包括N IR 分析仪、化学计量学光谱软件和被测物质的各种性质或浓度分析模型成套近红外分析技术等。经过对这种模型的校正,就可以根据被测样品的近红外光谱,快速计算出各种数据。建立被测样品成分的模型时,主要用到的校正方法有多元线性回归法(ML R)、主成分分析法(PCA)、偏最小二乘法(PL S)、人工神经网络法(ANN)。 近红外光谱分析方法的特点 近红外光谱分析方法有下列特点。 可采用光学方法进行。鉴于近红外具有较大的散射效应和较强的穿透性,近红外光谱的分析方法比较独特,可根据样品物态和透光能力的强弱采用透射、漫反射和散射等多种测谱技术进行物质检测。 近红外光子的能量比可见光低,不会对人体造成伤害,而且整个分析过程不会对环境造成任何污染,属于绿色分析技术。 近红外分析技术可在数分钟内完成多项参数的测定,分析速度可提高上百倍,分析成本可降低数十倍。用于传输近红外辐射光的光纤可长达200m, 新结构的固态电子和光电子器件。半导体低维结构已成为推动整个半导体科学技术迅猛发展的主要动力。低维材料不同于自然界中的物质,具有各种量子效应和独特的光、电、声、力、化学和生物性能,在未来的各种功能器件的应用中将发挥重要作用,并随理论和技术的发展得到更加广泛的应用。 (上海市东华大学理学院应用物理系 200051) ? 1 ?现代物理知识
中药材主产地（道地药材）“新编” 声明：本文转自神农本草精英会微信号，题目为张继中药诗话系列之一：中药材主产地（道地药材）“新编”。其版权归原作者所有，转载仅为传播中药基础知识和行业正能量。插入广告与原作者无关，感谢原作者辛苦付出。 道地中药材，是指经过中医临床长期应用优选出来的，产在特定地域，与其他地区所产同种中药材相比，品质和疗效更好，且质量稳定，具有较高知名度的中药材（摘自《中医药法》）。 中药材主产地（道地药材）“新编” ——张继 云南马关草果王，版纳砂仁天竺黄。 文山三七云佛手，云南重楼滇精黄。 朱砂琥珀五倍子，叙府半夏云木香。 檀香荜茇马钱子，云归昆明山海棠。 云连丽江山慈姑，苍山贝母药大黄。 天麻雪上一支蒿，滇西云归儿茶膏。 毕澄茄子鸡血藤，诃子云苓云胡椒。 贵州天麻吴茱萸，毕节半夏艾纳香。 雷丸山慈姑贵芍，朱砂五倍子雄黄。 黔川续断坚龙胆，杜仲百合茯苓乡。 姜形黄精九香虫，通脱通草贵白党。 四川松青芦贝母，泽泻佛手雅安黄。 川仲川朴川楝子，绿丝郁金川姜黄。 灌县川芎川牛膝，味连雅连川木香。 江油附子青川乌，中江薄荷川明党。 鸡骨常山川独活，瑞香狼毒川活羌。 中江丹参川续断，中江白芍川柏黄。 汉源花椒五倍子，慈姑干姜犍白姜。 雷丸甘松川故脂，川红梅花九虫香。 遂宁白芷自然铜，绵川麦冬云木香。 川蓬莪术川藁本，宜宾巴豆川山常。 川灯心草紫草茸，川金钱草苦楝皮。 保宁半夏西钩藤，康定硼砂川白蜡。 重庆綦合川红梅，秀山银花南大黄。 合江佛手涪麦冬，开县木瓜桔梗良。 万县江津青白壳，垫江丹皮川黄柏。 万县巴豆山栀子，万县常山云木香。 青海秦艽西羌活，马鹿茸角野麝香。 冬虫夏草川贝母，沙棘马宝西大黄。 胆草枸杞大青盐，青藏茵陈山莨菪。 西藏甘松胡黄连，大黄羌活红景天。
近红外光谱(NIR)分析技术的应用 近红外光谱分析是近20年来发展最为迅速的高新技术之一，该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，因此该技术受到越来越多人的青睐。 一、近红外光谱的工作原理 有机物以及部分无机物分子中各种含氢基团在受到近红外线照射时，被激发产生共振，同时吸收一部分光的能量，测量其对光的吸收情况，可以得到极为复杂的红外图谱，这种图谱表示被测物质的特征。不同物质在近红外区域有丰富的吸收光谱，每种成分都有特定的吸收特征。因此，NIR能反映物质的组成和结构信息，从而可以作为获取信息的一种有效载体。 二、近红外光谱仪的应用 NIR分析技术的测量过程分为校正和预测两部分（如图一所示），(1)校正：①选择校正样品集，②对校正样品集分别测得其光谱数据和理化基础数据，③将光谱数据和基础数据，用适当的化学计量方法建立校正模型；(2)预测：采集未知样品的光谱数据，与校正模型相对应，计算出样品的组分。由此可知，建立一个准确的校正模型是近红外光谱分析技术应用中的重中之重。 图一 2.1定标建模
2.1.1 为什么要建立近红外校正模型 2.1.1.1 建立近红外校正模型的最终目标是获得一个长期稳定的和可预测的模型。 2.1.1.2 近红外光谱分析是间接的（第二手）分析方法，所以①需要定标样品集；②利用定标样品集的参比分析数据与近红外光谱建立校正模型；③近红外分析准确度与参比方法数据准确度高度相关；④近红外分析精度一般优于参比方法分析精度。 2.1.2 模型的建立与验证步骤 2.1.2.1 扫描样品近红外光谱 准确扫描校正样品集中各个样品规范的近红外光谱：为了克服近红外光谱测定的不稳定性的困难，必须严格控制包括制样、装样、测试条件、仪器参数等测量参数在内的测量条件。利用该校正校品集建立的数学模型，也只能适用于按这个的测量条件所测量光谱的样品。 2.1.2.2 测定样品成分（定量） 按照标准方法（如饲料中的粗蛋白GB/T6432、水分GB/T6435、粗脂肪GB/T6433）准确测定样品集中每个样品的各种待测成分或性质(称为参考数据)。这些值测定的精确度是近红外光谱运用数学模型进行定量分析精确度的理论极限。 2.1.2.3 建立数据对应关系 通过2.1.2.1所得光谱与2.1.2.2所得不同性质参数的参考数据相关联，使光谱图和其参考数据之间形成一一对应映射的关系，从而建立一个带参考数据的光谱文件。 2.1.2.4 剔除异常值 2.1.2.3建立的光谱文件中，样品参考值与光谱有可能由于各种随机的原因而有较严重的失真，这些样品的测定值称为异常值。为保证所建数学模型的可靠性，在建立模型时应当剔除这些异常值。 2.1.2.5 建立模型 选择算法、确定模型的参数、建立、检验与评价数字模型：常用的算法有逐步回归分析、偏最小二乘法、主成分回归分析等。这些算法的基本思想
道地药材 中药属于天然药物，中药材的质量与其产地有着密切的关系。它的分布和生长与其地理环境有着密切的关系。由于各地的水土、气候、日照等生态环境有很大差异。植物和动物对其生长的自然条件，有各自的特定要求，而最适宜的生长条件所产的药材质量最好。所以某地区出产的特定药材称为“道地药材”。 道地药材是指在一特定自然条件、生态环境的地域内所产的药材，因生产较为集中，栽培技术、采收加工也都有一定的讲究，以致较同种药材在其他地区所产者品质佳、疗效好。道地，也就是地道，也即功效地道实在，确切可靠。道地药材是我国传统的优质中药材的代名词，素有“非道地药材不处方，非道地药材不经营”的说法。“三月茵陈四月蒿，五月采收当柴烧”，这句古谚形象说明了中药材适时收获的重要性，也道出了科学生产之于中药材质量的基础作用。临床上，一些老中医在处方时，喜欢在药名前标“川”、“云”、“广”等产地，显示出对道地药材的信任。 一、相关论述 1.早在东汉时期，《神农本草经》就记载:药有“土地所出，真伪新陈……”强调了区分药材的产地、讲究道地的重要性。在《神农本草经》中所载的365种药材中，有不少从药名上就可以看出有道地色彩,如巴豆、巴戟天、蜀椒、蜀漆、蜀枣(山茱萸)、秦椒、秦皮、秦瓜、吴茱萸、阿胶、代赭石(山西代县一带)、戎盐等。巴、蜀、吴、秦、东阿、代州都是西周前后的古国名或古地名。 2.《五十二病方》中的242种药材中，名称上反映出产地者有蜀菽、蜀椒等。 3.《内经》从理论上阐明了道地药材的含义，指出：“岁物者，天地之专精也，非司岁物则气散，质同而异等也”。 4.《伤寒论》中的方剂有112首，涉及的中药材80余种，其中记载的道地药材阿胶、蜀漆等被广泛地用于临床。 5.孙思邈在《千金翼方》中特别强调药材的产地，指出：“用药必依土地”，这可能为后世正式专用“道地药材”的术语奠定了基础。 6.李时珍的道地药材观点更为明确,如：“性从地变,质与物迁，……沧击能盐,阿井能胶，……将行药势，独不择夫水哉?”他在每味药材项下虽不像《本草
红外光谱分析 序言 二十世纪初叶，Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。 一、基本原理 1、基本知识 光是一种电磁波。可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。表1列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。 红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1或4000-400cm-1。 这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振
动运动的同时还存在转动运动。在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。 每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。 红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C为光速(3×1010cm/s)。设υ为波数，其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1)＝104/波长(μ) 波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。 2、红外光谱的几种振动形式 主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。 (1)伸缩振动(υ) 沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。它的吸收频率相对在高波数区。 (2)弯曲振动(δ) 包括面内、面外弯曲振动，变角振动，摇摆振动等。它的吸收频率相对在低波数区。 4000cm-1（高）400cm-1（低） 3、红外光谱吸收峰主要的几种类型 (1)基频峰：伸缩振动，弯曲振动产生的吸收峰均为基频峰。 (2)倍频峰：出现在基频峰波数二倍处。如基频为900cm-1，倍频为 1800cm-1。 4、红外光谱吸收峰的强度
道地药材产区 我国地域辽阔，不同地区环境条件变化大，经过长期的生产实践，各个地区都形成了一批适合本地条件的道地药材。道地药材与地域是不可分的，根据我国中药资源的分布区域和主要药材10大道地产区介绍如下： （一）关药产区 关药通常指东北地区所出产的道地药材。著名关药有人参、鹿茸、防风、细辛、五味子、关木通、刺五加、黄柏、知母、龙胆、哈蟆油等。所产人参占全国人参产量的99%，人参加工品边条红参体长、芦长、形体优美；辽细辛气味浓烈、辛香；北五味肉厚，色鲜、质柔润；关龙胆根条粗长、色黄淡；防风主根发达，色棕黄，被誉为“红条防风”；梅花鹿茸粗大、肥、壮、嫩、茸形美、色泽好；哈蟆油野生蕴藏量占全国99%。 （二）北药产区 北药通常指河北、山东、山西等省和内蒙古自治区中部和东部等地区所出产的道地药材。主要有北沙参、山楂、党参、金银花、板蓝根、连翘、酸枣仁、远志、黄芩、赤芍、知母、枸杞子、阿胶、全蝎、五灵脂等。山西潞党参皮细嫩、紧密、质坚韧；河北酸枣仁粒大、饱满、油润、外皮色红棕；河北连翘身干、纯净、色黄壳厚；河北易县，涞源县的知母肥大、柔润、质坚、色白、嚼之发黏，称“西陵知母”；山东东阿阿胶驰名中外。 （三）怀药产区
怀药泛指河南境内所产的道地药材。河南地处中原，河南的怀药分南北两大产区,产常用药材300余种，有著名的“四大怀药”怀地黄、怀山药、怀牛膝、怀菊花，以及密（县）银花、茯苓、红花、全蝎等。 （四）浙药产区 浙药包括浙江及沿海大陆架生产的药材，狭义的浙药系指“浙八味”为代表的浙江道地药材如白术、杭白芍、玄参、延胡索、杭菊花、杭麦冬、山茱萸、浙贝母，以及温郁金、温厚朴、天台乌药等。浙江地处亚热带，产常用药材400余种。 （五）江南药产区 江南药包括湘、鄂、苏、皖、闽、赣等淮河以南省区所产药材。江南湖泊纵横，素称鱼米之乡，道地药材品种较多。湘鄂地区出产的著名药材有安徽亳菊、滁州滁菊、歙县的贡菊、铜陵牡丹皮、霍山石斛，宣州木瓜；江苏的苏薄荷、茅苍术、石斛、太子参、蟾酥等；福建的建泽泻、建厚朴、闽西乌梅（建红梅）、蕲蛇、建曲；江西清江枳壳，宜春香薷，丰城鸡血藤、泰和乌鸡；湖北大别山茯芩，鄂北蜈蚣，江汉平原的龟甲、鳖甲，襄阳山麦冬、板桥党参，鄂西味连和紫油厚朴、长阳资丘木瓜、独活，京山半夏；湖南平江白术，沅江枳壳，湘乡木瓜，邵东湘玉竹，零陵薄荷，零陵香、湘红莲、汝升麻等。 （六）川药产区 川药指四川、重庆所产道地药材。四川、重庆是我国著名药材产区，地形地貌复杂，生态环境和气候多样，药材资源丰富，药材种植
中国中药协会中药材种植养殖专业委员会 “优质道地药材示范基地”建设标准 中药材是中医药事业和大健康产业发展的物质基础，在满足城乡居民医疗保健方面发挥着重要的作用。为加快推进中药材生产规范化、标准化、规模化与品牌化，规范道地药材生产和管理，全面提升道地药材质量，保证人民安全用药，中国中药协会中药材种植养殖专业委员会（以下简称“专业委员会”）决定在会员企业内部开展“优质道地药材示范基地”评选与授牌工作。其目的在于培育和扩大会员企业的品牌优势，推进中药材种植（养殖）规范化、标准化、规模化与品牌化，以树立标杆企业，提升会员企业质量意识、品牌市场竞争力，扩大专业委员会在行业中的影响力。 为了使评选与授牌工作具有公信力并规范、有序地进行，根据《优质道地药材示范基地评审管理办法》，制定《优质道地药材示范基地建设标准（试行）》（以下简称《标准》）；符合标准规定要求的道地优质药材示范基地，经专家现场检查评审后，由专业委员会授牌。 一、企业具备条件 1、企业资质：会员单位及具有独立法人资质的公司、合作社、农（林）场； 2、企业经营情况：组织机构、经营范围、技术体系与质量保证体系、经营规模与社会经济效益等； 3、企业基地情况：栽培历史（至少要有2个生产周期）、种植
规模等。 4、基地名称：生产单位名称+药材名+优质道地药材示范基地。 5、申报药材道地性：依据历史文献考证该基地药材道地性的历史和证据资料及现代科学技术手段对药材道地性的科学内涵。包括药用历史与文化（药用历史、文化故事、产业现状等）、当地种植或养殖历史、现代技术评价（品质、应用、效果、市场占比、行业评价等）。 二、生产技术体系 1、基地选择与布局：应按照中药材道地性与中药材产地适宜性优化原则，合理选择与布局示范基地。要从历史文献方面找出道地药材道地性的历史成因和依据证据。 2、基地环境质量：道地药材形成的外因是其产地特有的生态环境，建设道地药材的生产基地，要调查道地药材种植区域的生态环境，包括土壤是否符合国家土壤质量二级标准；基地、灌溉水、药用动物的饮用水等符合国家相关质量规定。 3、基地生产规模：示范基地规模根据不同品种与市场需求而定。种植类：常用大宗药材基地生产规模一般应在1000亩以上；珍稀名贵药材基地生产规模可在500亩以上。设施种植或养殖类：生产规模一般应在50亩以上。野生抚育类：生产规模一般应在2000亩以上。 4、物种鉴定：示范基地生产的药用植物，应经权威部门的有关专家准确鉴定其物种（包括亚种、变种或品种），并符合传统道地药材与有关法定标准（如《中国药典》等）规定要求。 三、质量管理体系
摘?要?近红外光谱是目前国际公认的最有应用价值的分析技术之一，它在国民经 济中日益发挥着越来越重要的作用。本文主要介绍近5年国内外近红外光谱分析技术的发展及应用现状，并对我国在这一技术方向的研发提出建议。关键词?近红外光谱 化学计量学 在线分析 快速分析 现场分析 Abstract Near infrared spectroscopy (NIR) has been recognized as one of the most valu-able application technologies, which is playing more and more important roles in national economy. In this paper, the research and application status of near infrared spectroscopy analytical technology in the past five years both home and abroad are introduced, and the NIR research and development suggestions for our country are proposed in detail. Key words Near infrared spectroscopy Chemometrics On-line analysis Rapid analysis On-site analysis 近红外光谱分析技术发展和应用现状 The research and application status of near infrared spectroscopy analytical technology 引?言? 从1800年英国科学家赫歇耳（W Herschel ）发现近红外光，到1881年英国天文学家阿布尼（W Abney ）和E R Festing 用Hilger 光谱仪拍摄下48个有机液体的近红外吸收光谱（700~1100nm ），发现近红外光谱区（NIR ）的吸收谱带均与含氢基团有关，到1968年美国农业部的工程师K Norris 博士将近红外光谱用于农产品的快速分析，到1974年瑞典化学家S Wold 和美国华盛顿大学的B R Kowalski 教授创建化学计量学学科（Chemometris ），唤醒现代近红外光谱技术这个沉睡的分析“巨人”，到上世纪80年代末光纤在光谱中的应用，推动在线近红外光谱技术的应用和发展，到本世纪之初微机电系统（MEMS ）技术使NIR 仪器越来越小型化，到近些年近红外光谱化学成像（NIR Chemical Imaging ）技术的兴起和应用，现代近红外光谱分析技术走过200余年的发展历程，近红外光谱从光谱中的垃圾箱（因其宽且重叠严重的谱带而无法通过传统方法进行分析应用），发展成为当前很多领域不可或缺的一种分析手段[1~7]。 在这200余年尤其是近20年的发展过程中，近红外 光谱仪器得到不断改进和完善，针对不同样品类型的测量附件也逐渐完备、化学计量学算法日趋普及，近红外光谱技术在工业（尤其是大型流程工业）应用中的优势逐渐被人们所认识，迅速被应用到实验室快速分析、现场分析以及在线分析中，为企业带来丰厚的效益。更为重要的是，在一些行业近红外光谱技术成为促进技术进步（例如生产工艺的改革）以及提高科学管理（例如保证产品质量）的重要手段之一，已成为现代优化操作和控制系统中的一个重要组成部分。 国内外已有较多文献对近红外光谱技术（包括仪器、光谱成像、化学计量学算法与软件、应用等）做详尽的综述[8~13]，本文主要介绍近5年国内外近红外光谱分析技术的发展及应用现状，并对我国在这一技术方向的研发提出建议。 1?国际NIR 技术和应用现状 1.1?技术现状 近红外光谱分析技术是由光谱仪、化学计量学软件和校正模型3部分构成的，在线分析系统往往还包括取样与预处理、数据通讯等部分。 褚小立1?袁洪福2Chu?Xiaoli 1?Yu?Hongfu 2 （1.石油化工科学研究院?北京?100083；2.北京化工大学?北京?100029） (1.Research Institute of Petroleum Processing, Beijing, 100083; 2.Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100083)
中药学道地药材 摘要：在回顾中药学高等教育50年来历程和取得显著成绩的同时， 与西医学和西药学相比，用构成一门独立学科必备三要素（研究对象、知识系统、知识的生产方式）衡量，中药学发展又是缓慢的、虚弱的，所以从调整中药学发展重点、增强独立自主意识、完善知识体系和提 升中药队伍学术与业务水平等方面阐述中药学自强之路。 中药的历史十分悠久，但作为高等教育培养人才的《中药学》教材却 是十分年轻，始于1959年，迄今才50岁。正值建国60周年之际，回 顾中药学走过的历程，探讨所面临的挑战与对策，对于中药学的发展 是必要和有益的。 50年来，中药学发展迅速，形成很多研究的热点，例如：病理生理条件下中药十八反的实验研究、药对和配伍与药效和成分变化的关系； 药材研究如紧缺贵重药材的栽培或养殖以及环境和资源的保护、道地 性研究，炮制工艺和机理研究；产品开发（治疗、保健和抗衰老等)， 国际通行的GMP生产规范在我国逐步普及；标准化研究，包括药材、 医院制剂、新药，其基础是有效物质和安全性的确定。中药学学科地 位随之持续提升，1990进入国务院学位委员会、国家教委《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》的二级学科行列，到1997 年颁布《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》时上 升为一级学科，设有博士后科研工作流动站。《中国医学百科全书》 收入中药学词条。2002年教育部公布四所中医药大学为中药学重点学 科点，涌现出一批中药学精品课程单位，培养了一大批中药学博士生、硕士生和本科生。与时俱进，《网络中药学》跟上信息时代的步伐。 总来说之，在生产、科研、教学、医疗、商贸等方面中药学的进步， 与1959年之前相比，可谓“突飞猛进”，以上所述必然挂一漏万。但是，如果与西医学、西药学和同样是具有浓重传统的农学等相比，中 药学的进步又是缓慢的。原因并不但仅在于年轻，构成一门独立学科 必备三要素，即：要有独特的、不可替代的研究对象；要有特有的概念、原理、命题、规律等所构成的严密的逻辑化的知识系统；要有学
近红外光谱分析技术的应用及其局限性 李子存1史永刚2宋世远2 １ 后勤工程学院基础部，重庆４０００１６ ２ 后勤工程学院油料应用工程实验中心，重庆４０００１６ 摘要:文章介绍了近红外光谱及其分析技术，指出近红外光谱分析方法的建立有赖于化学计量学的应用和参照标准方法，并对近红外光谱分析技术的局限性作了表述。 关键词：近红外光谱分析，化学计量学，局限性 1.前言 近红外谱区早在１８００年被发现，５０年代出现了商品近红外光谱仪，定量和定性分析的应用早于目前我们更熟悉的红外（即中红外）光谱，但是，近红外光谱吸收较红外光谱弱，谱带重叠多，受当时在光谱仪性能和信息提取技术条件的限制，近红外光谱分析技术应用不多，在中红外光谱分析技术快速发展期间，几乎被人们遗忘。直到１９５０年，Ｎｏｒｒｉｓ早期使用近红外光谱和多元线性回归分析进行测定水分、蛋白和脂肪含量取得的研究结果，才激励人们对近红外光谱分析技术进行不断地研究。随着计算机技术的高度发展和化学计量学（Ｃｈｅｍｏｍｅｔｒｉｃｓ）学科诞生，近红外与之结合产生了现代近红外光谱分析技术，尤其是近十年来，近红外在仪器、软件和应用技术上获得了高度发展，以高效和快速的特点异军突出，焕发了青春，倍受人们的关注１。 近红外光谱主要是含Ｘ—Ｈ（Ｘ＝Ｃ、Ｎ、Ｏ）基团的样品在中红外区域基频振动的倍频和合频吸收，范围为７００－２５００ｍｎ。与传统分析方法相比，近红外光谱分析技术对于提高分析工作效率，具有划时代的意义。由于近红外光谱仪除消耗少量电能外，不需消耗任何试剂、标准物质和设备零件，被测样品量仅为几毫升，极为经济。一台近红外光谱仪用于控制分析，可以替代多种多台分析仪器，可以节省大量设备费用、操作费用和维护费用、大量人力和物力，以及大量时间。近红外光谱分析具有如下特点： 不需要大量的试药、溶剂，安全性高； 前处理技术简单，量测过程迅速；分析方式简易；同一样本可以重复量测；可以同时量测同一样本内各种不同成分；机型小，可以携带至现场作业；适用固态、粉粒态、半固态、液态等各种样本。 由于近红外光谱分析技术的方便性，原理日趋成熟。１９７９年美国谷物学会首先将“用近红外光谱分析蛋白质含量”定为学会标准法（ＡＡＣＣ ｍｅｔｈｏｄ，３９－１０）。 目前，研究人员不需要对近红外光谱原理有所了解，就能利用厂商提供的设备创造出一系列论文，因此近红外光谱仪器又被称为“论文制造者”。 - 1 -