专利名称：一种基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法
技术领域：
本发明涉及一种分析化学领域的快速识别检测方法，具体地，是一种基于近红外 光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法。
背景技术：
目前，报道的水溶液中葡萄糖的定性分析方法有常规化学分析法、气相色谱一质 谱联用法、高效液相色谱一质谱联用法等。美国专利No. 4655225公开了一种非侵入性测定 体组织中葡萄糖浓度的分光光度方法。其是将一束由一个方向性的光源射出的光线照射到 一个选定的机体部位，然后收集从该机体部位散发的由此产生的辐射。所收集的辐射包括 波长为1575nm，1756nm, 2100nm和2270士 15nm的至少一个带，这是典型的葡萄糖吸收谱， 可用于对葡萄糖进行定性分析。但这些方法所用仪器昂贵，耗时较长，检测成本高，且不方 便。近红外光谱是一种快速分析方法，该方法所用仪器比较常规，检测成本低。近红外 辐射与中红外辐射相比难于被水吸收，因而可以用于检测水溶液样品。近红外辐射是一种 低能量的电磁波，近红外光谱技术用于检测分析，可避免样品辐射损伤的发生，具有非破坏 性的特点，且不需要为制备待测样品而进行特别的操作。随着近红外分析设备的研究与发 展，近红外分析技术已经越来越多的用于有机物的分析。目前，近红外光谱技术己广泛应用 于农业、食品工业，石油化学等领域。但因为纯水在近红外的强吸收，葡萄糖特征峰与水吸收峰差别微小，直接从采集 的葡萄糖水溶液的近红外光谱图，不容易找出葡萄糖的特征吸收峰，无法进行快速准确识 别。故而，将近红外光谱技术应用于检测葡萄糖的水溶液尚未有文献报道。

发明内容
本发明的目的是提供一种能快速识别水溶液中葡萄糖的方法，该方法可实现对水 溶液中葡萄糖进行快速定性分析，灵敏度较高，响应限达到50mg/L。为了达到上述目的，本发明提供了一种基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速 识别方法，该方法包含以下具体步骤
步骤1，通过对若干不同浓度的葡萄糖水溶液的近红外光谱数据的筛选，找出能够识别 水溶液中葡萄糖成分的特征吸收峰波长值；
步骤2，采集未知水溶液样品的近红外光谱数据；
步骤3，将步骤2采集的未知水溶液样品的近红外光谱数据与纯水的标准近红外光谱 数据进行相除后，进行平滑和一阶导数处理，得到处理后的近红外光谱步骤4，根据步骤3处理后的谱图对未知水溶液中是否为葡萄糖水溶液进行判断谱图 中若出现步骤1所述的特征吸收峰，说明待测未知水溶液为葡萄糖水溶液；谱图中若未出现步骤1所述的特征吸收峰，说明被测未知水溶液不是葡萄糖水溶液。
上述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其中，所述的筛选包 含以下步骤步骤1. 1，建立纯水的近红外光谱标准数据；步骤1. 2，将所述不同浓度的葡萄糖近红外光谱数据与步骤1. 1的纯水的近红外光谱 数据相除，并进行光滑处理，再进行一阶导数处理，对得到的一阶导数谱图进行分析比较， 寻找共同点，筛选出葡萄糖的特征吸收峰。
上述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其中，所述的步骤1 还包含对所述葡萄糖特征吸收峰的验证步骤，具体包含步骤1. 3，分别采集含有葡萄糖和含有其它有机化合物的水溶液的近红外光谱数据，分 别与纯水溶液近红外光谱数据相除、平滑和一阶导数处理，得到一阶导数谱图；步骤1. 4，将上述步骤1. 3处理得到的含有葡萄糖和含有其它有机化合物的水溶液的 一阶导数谱图进行比对，验证步骤1筛选出的特征吸收峰对葡萄糖是否具有特征性。
上述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其中，所述的葡萄糖 特征吸收峰的验证包含如下步骤步骤1. 5，大量采集一系列含有葡萄糖和不含葡萄糖的未知水溶液的近红外光谱数据， 分别与纯水溶液光谱数据相除、平滑和一阶导数处理，得到一系列的一阶导数谱图；步骤1. 6，对步骤1. 5所述的一系列未知水溶液的进行液相色谱一质谱联用检测，检测 结果作为参考标准；步骤1. 7，用步骤1筛选出的特征吸收峰对步骤1. 5得到的所有样品的一阶导数光谱 谱图判断是否含有葡萄糖，将判断结果与步骤1. 6得到的参考标准作比对，从而验证步骤1 筛选出的特征吸收峰对葡萄糖是否具有特征性。
上述两种验证方法，可以任选其一，也可以结合具体情况，联合使用。
上述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其中，所述的未知水 溶液中所包含的水为纯水。
上述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其中，所述的葡萄糖 水溶液中所包含的水为纯水。
本发明应用近红外光谱技术检测葡萄糖，并非直接用于对水溶液中葡萄糖的快速 识别，需要对近红外光谱数据进行预处理，实现对光谱数据微小差异的放大，从而可以方便 地准确识别近红外光谱的葡萄糖特征吸收峰。
使用本发明所述的分析方法对未知水样进行葡萄糖快速识别，只需要测定待测样 的近红外光谱，通过光谱处理就可以判断出水溶液中是否为葡萄糖水溶液，全部分析过程 只需要2 — 3分钟，不再需要其它辅助仪器和试剂，既节约了成本，又节省了时间，通过对多 种未知溶液的检测，识别率在90%以上。


图1是不同浓度的葡萄糖水溶液原始光谱图。
图2是纯水的近红外光谱标准光谱图。
图3是图1经过水背景扣除和平滑后的不同浓度的葡萄糖水溶液的光谱图。
图4是图3的一阶导数光谱图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法包括以下步骤 步骤1，通过对葡萄糖特征吸收峰的筛选和验证找出能够识别水溶液中葡萄糖成分的特征吸收峰波长值；其中，所述的筛选包括如下步骤步骤1.1，采集一系列纯水溶液的近红外光谱图，对其按公式
权利要求
1.一种基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其特征在于，该方法包含 以下具体步骤步骤1，通过对若干不同浓度的葡萄糖水溶液的近红外光谱数据的筛选，找出能够 识别水溶液中葡萄糖成分的特征吸收峰波长值；步骤2，采集未知水溶液样品的近红外光谱数据；步骤3，将步骤2采集的未知水溶液样品的近红外光谱数据与纯水的标准近红外光 谱数据进行相除后，进行平滑和一阶导数处理，得到处理后的近红外光谱图；步骤4，根据步骤3处理后的谱图对未知水溶液中是否为葡萄糖水溶液进行判断 谱图中若出现步骤1所述的特征吸收峰，说明待测未知水溶液为葡萄糖水溶液；谱图中若 未出现步骤1所述的特征吸收峰，说明被测未知水溶液不是葡萄糖水溶液。
2.如权利要求1所述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其特征在 于，所述的筛选包含以下步骤步骤1. 1，建立纯水的近红外光谱标准数据；步骤1. 2，将所述若干不同浓度的葡萄糖近红外光谱数据与步骤1. 1的纯水的近红外 光谱数据相除，并进行光滑处理，再进行一阶导数处理，对得到的一阶导数谱图进行分析比 较，寻找共同点，筛选出葡萄糖的特征吸收峰。
3.如权利要求1或2所述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其特 征在于，所述的步骤1还包含对所述葡萄糖特征吸收峰的验证步骤，具体包含步骤1. 3，分别采集含有葡萄糖和含有其它有机化合物的水溶液的近红外光谱数据，分 别与纯水溶液近红外光谱数据相除、平滑和一阶导数处理，得到一阶导数谱图；步骤1. 4，将上述步骤1. 3处理得到的含有葡萄糖和含有其它有机化合物的水溶液的 一阶导数谱图进行比对，验证步骤1筛选出的特征吸收峰对葡萄糖是否具有特征性。
4.如权利要求1或2所述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其特 征在于，所述的葡萄糖特征吸收峰的验证包含如下步骤步骤1. 5，大量采集一系列含有葡萄糖和不含葡萄糖的未知水溶液的近红外光谱数 据，分别与纯水溶液光谱数据相除、平滑和一阶导数处理，得到一系列的一阶导数谱图；步骤1. 6，对步骤1. 5所述的一系列未知水溶液的进行液相色谱一质谱联用检测，检 测结果作为参考标准；步骤1. 7，用步骤1筛选出的特征吸收峰对步骤1. 5得到的所有样品的一阶导数光谱 谱图判断是否含有葡萄糖，将判断结果与步骤1. 6得到的参考标准作比对，从而验证步骤1 筛选出的特征吸收峰对葡萄糖是否具有特征性。
5.如权利要求1所述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其特征在 于，所述的未知水溶液中所包含的水为纯水。
6.如权利要求1所述的基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，其特征在 于，所述的葡萄糖水溶液中所包含的水为纯水。
全文摘要
本发明涉及一种基于近红外光谱技术的葡萄糖水溶液快速识别方法，该方法步骤1，通过对若干不同浓度的葡萄糖水溶液的近红外光谱数据的筛选，找出能够识别水溶液中葡萄糖成分的特征吸收峰波长值；步骤2，采集未知水溶液样品的近红外光谱数据；步骤3，将步骤2采集的未知水溶液样品的近红外光谱数据与纯水的标准近红外光谱数据进行相除后，进行平滑和一阶导数处理，得到处理后的近红外光谱图；步骤4，根据步骤3处理后的谱图对未知水溶液中是否为葡萄糖水溶液进行判断。本发明提供的葡萄糖水溶液的识别方法，可实现对水溶液中葡萄糖进行快速定性分析，灵敏度较高，且不会破坏样品。
文档编号G01N21/35GK102042967SQ20101054926
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者孙韶华, 贾瑞宝, 马中雨, 黄欣 申请人:上海衡伟信息技术有限公司