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仪器信息网 2019/09/30 10:29:01 点击 1014 次
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[导读] 2019年9月16-20日,两年一次的国际近红外大会(ICNIRS)在澳大利亚黄金海岸召开,吸引了来自36个国家的347位代表参加,其中参会的中国学者有30多位。

  仪器信息网讯 2019年9月16-20日,两年一次的国际近红外大会(ICNIRS)在澳大利亚黄金海岸召开,吸引了来自36个国家的347位代表参加,其中参会的中国学者有30多位。

  本次会议报告的安排涉及了近红外技术应用的各个方面,包括乳制品、食品科学/食品安全、饮料、农业、林业、粮食谷物、地质勘探、农残、化学计量学、水光谱、医疗/制药/生命科学、过程分析等多个领域,并以专题报告的形式分别呈现。特别值得一提的是,本次会议还特别开设或者加大了水光谱组学、功能近红外等主题方面的报告份量。

  与全球近红外发展相比,中国近红外学科的发展处在急剧上升的阶段,相关的新技术、新应用层出不穷。而且,经过了多年的摸索和沉淀,中国的近红外走过了从质疑到认可的过程,当前在饲料、烟草、石化、粮食等领域都得了很好的应用,并为用户创造了客观的经济价值。不仅如此,中国学者在近红外的前沿研究方面也取得了突出的成果。

  在本次会议上,多位中国学者展示了最新的研究成果,仪器信息网摘录部分如下:

袁洪福.jpg

报告人:北京化工大学 袁洪福教授

报告题目:Determination of gel time and gel point of epoxy curing using evolutionary near infrared spectroscopy

  近红外光谱经典应用包括定性(判别)分析和定量分析(建立模型)。袁洪福教授的报告提出了一种不同的近红外光谱新应用,通过连续测量反应过程的进展光谱,不需要参考数据和建立模型就可以直接测定反应过程的重要参数。

  据介绍,环氧固化主要反应是双酚A单体和多胺单体交联反应,进而制备性能优越的高分子材料。环氧反应随固化反应进行,体系由液体向固体转化,存在相变。其中,凝胶时间和凝胶点(即转化率)是调控反应产物网络结构的重要参数。传统检测需要分别使用两种检测方法测定,现场取样化验室分析,不仅费时费力,而且由于不同方法传热过程差别大和光谱基线漂移(固化光散射)问题,使得这些方法误差很大。

  袁洪福教授的报告提出近红外光谱是由组分的化学信号和噪声信号构成的,二者在信号频率上不同。通过小波变化可有效地对其分离。化学信号(中间频率)用于测定凝胶点,低频信号代表基线漂移,主要来自光散射,可以用于凝胶时间测定。这种方法可以同时测定反应过程的凝胶点和凝胶时间。与传统方法比较,该方法显著地提高了检测精度,并实现实时检测。

邵学广.jpg

报告人:南开大学 邵学广教授

报告题目:Understanding the complexity of water structures from near-infrared spectra by chemometrics and simulations

  据介绍,目前温控近红外光谱数据分析主要有两方面的难题,一是数据的维度,多个样品在多个扰动条件下得到的测量数据可能是三维、四维甚至更高维度的光谱数据,分析这些数据需要建立高维数据分析算法;二是水结构的复杂性和光谱分辨率低之间的矛盾。如何从结构简单的光谱中挖掘更多体现水结构的信息是此类工作的另一个难点。

  邵学广教授近期的研究工作主要集中在化学计量学方法研究方面,即针对温控近红外光谱的高维数据矩阵建立相关的化学计量学方法提取定量和结构信息。其尝试了文献报导的高维算法,对多级同时成分分析进行了改进,提出了互因子分析方法等。研究结果表明,从温控近红外光谱数据中提取定量信息并不是很困难,但结构信息的提取方法还有待于进一步开发。此外,邵学广教授还在水光谱的结构分析方面建立了基于优化算法和高斯峰的拟合方法,得到了不同浓度和不同温度下葡萄糖水溶液中不同水结构随温度和浓度的变化趋势,揭示了葡萄糖可以使水的结构更加有序,同时也说明了水对生物分子结构的保护作用。

  邵学广教授指出,温控近红外光谱在水结构的研究中发挥了重要作用,化学计量学和分子模拟为水光谱的研究提供了技术手段。但是,由于水的结构非常复杂性,而目前可利用的光谱信息非常有限,亟待发展更有效的化学计量学方法从光谱提取更多更有效的信息。

倪力军.jpg

报告人:华东理工大学 倪力军教授

报告题目:Building a robust and shareable NIR model of predicting total plant alkaloid of Solanaceae plants based on wavelengths with consistent and stable signals

  模型的稳健性和共享性对于近红外技术的推广和应用非常重要,倪力军教授的报告提出通过方差分析筛选仪器间光谱信号一致性好且稳定的波长建立近红外定量分析模型,以实现不同仪器共享同一模型的SWCSS方法。

  据介绍,倪力军教授采用SWCSS方法建立了烟叶总植物碱的PLS模型(SWCSS-PLS),预测4台仪器测试的烟叶样本总植物碱的平均误差均小于6%,满足工业应用要求。这一结果大大优于全波长近红外模型及经过PDS校正从机光谱后的全波长模型结果。

  倪力军教授认为,这一思想也可供基于其他类型分子光谱(如拉曼、红外、紫外等)建立稳健、可直接共享的光谱模型借鉴。同时,她也指出,该方法目前只是对于同类型近红外光谱仪,以中药材、玉米及烟草中主要成分的近红外定量模型的共享进行了尝试和验证,SWCSS方法对于不同类型光谱仪及其他样品的适应性有待进一步验证。

屠康.jpg

报告人:南京农业大学 屠康教授

报告题目:Investigation of rapid detection for fungal diseases in peaches using hyperspectral imaging and electronic nose 

  桃果实采后病害影响其营养品质和经济效益,与传统病害检测方法不同,高光谱成像和人工嗅觉仿真技术具有快速、无损、可重复性等优势。屠康教授介绍说,研究表明:桃果实病害散射系数随光波长增加而稳步下降,且随病害程度加深而减小。对应光吸收系数在675nm和970nm呈现特征吸收特性,并与病害程度关联响应。

  在研究工作中,屠康教授取得了一系列的进展:基于叶绿素含量的连续投影算法并结合波段比图像识别模式实现病害桃果实98.75%的准确识别率,结合图像分割算法实现果实病害的动态检测;结合桃果实病害气味,研究发现病害过程中受感染菌群和微生物含量影响,对应的果实挥发性成分呈现特征变化,基于此分析建立了多量纲信息融合判别桃果实病害程度的方法。

孙钟毓.jpg

报告人:山东大学 孙钟毓博士

(导师:山东大学 臧恒昌教授)

报告题目:Data mean and ratio of absorbance to concentration methods: a novel optimization strategy for near infrared spectroscopy modelling 

  血浆蛋白含量检测是日常血浆采集和生产的重要检测项目,先前的研究已将近红外光谱分析技术应用于血浆蛋白含量的检测中,但只是运用常规的近红外建模方法进行预测,无方法上的创新。

  孙钟毓博士的研究旨在创新近红外光谱法测定血浆蛋白含量,提出建模策略,包括“数据均值化”和“吸光度-浓度变化率”两种方法,并对影响近红外光谱建模的三方面因素进行讨论:基于“数据均值化”方法提高近红外光谱建模参比数据稳定性; 基于“数据均值化”方法提高近红外建模光谱质量; 基于“吸光度-浓度变化率”波段选择方法提高近红外建模能力。

  据介绍,“数据均值化”方法,提高了近红外光谱分析技术中参比数据的稳定性和建模光谱的稳定性,并提高了近红外光谱建模预测能力; “吸光度-浓度变化率”波段选择方法,与常规波段选择方法相比,不仅能提高近红外光谱建模预测能力,还具有广泛的通用性。

  除此之外,还有多位中国学者,以及不少华人学者在本次会议作报告,分享最新的研究成果。

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参会中国代表合影

大合影.jpg

会议参会代表合影

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编辑: 叶建
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