近红外光谱技术及其药学应用课件.ppt

1 近红外光谱简介近红外光谱简介2 近红外光谱技术的发展近红外光谱技术的发展现现状状3 近红外光谱技术的药学应用近红外光谱技术的药学应用主要内容主要内容上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 3 页页1.1 近红外光谱的定义和作用近红外光谱的定义和作用 定定 义义 近红外光谱属于分子振动光谱，美国试近红外光谱属于分子振动光谱，美国试验和材料协会验和材料协会（ASTM）将其定义为波长在将其定义为波长在780-2526nm范围内的电磁波范围内的电磁波。主要反映分子中主要反映分子中C-H、N-H与与O-H基团基团的倍频和合频振动吸收的倍频和合频振动吸收。短波区域短波区域 (780 1100nm)长波区域长波区域 (1100 2526nm)近红外光谱区近红外光谱区作作 用用上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 4 页页上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 5 页页1.3 近红外光谱与其他光谱的比较近红外光谱与其他光谱的比较各电磁波谱比较紫外紫外190-360离域离域电子跃迁，如芳环特征电子跃迁，如芳环特征可见光可见光360-780电子跃迁，如颜色的测量电子跃迁，如颜色的测量近红外近红外780-2500分子振动基频倍频和合频的谱带分子振动基频倍频和合频的谱带中红外中红外2500-4000 基频分子振动，如伸缩、弯曲等基频分子振动，如伸缩、弯曲等 光谱范围光谱范围 波长波长/nm 光谱特征光谱特征上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 6 页页2.1 近红外光谱技术的分类近红外光谱技术的分类无法获得分析样品的组成信息无法获得分析样品的组成信息常常规规分分类类用于透明真溶液或固体样品，仪器测量得到的用于透明真溶液或固体样品，仪器测量得到的吸光度与样品的浓度之间遵守朗伯一比尔定律吸光度与样品的浓度之间遵守朗伯一比尔定律反反射射技技术术透透射射技技术术漫反射技术漫反射技术常规反射技术常规反射技术用于固体和半固体样品，可用于固体和半固体样品，可获得样品的结构和组成信息获得样品的结构和组成信息上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 7 页页2.2 近红外光谱技术的基本步骤近红外光谱技术的基本步骤1.选择代表性样品选择代表性样品测量其近红外光谱；测量其近红外光谱；2.数据采集数据采集采用标准或认可的参考方法测定所采用标准或认可的参考方法测定所关心的组成数据或性质数据；关心的组成数据或性质数据；3.建模建模通过合理的化学计量学方法建立数学模型，通过合理的化学计量学方法建立数学模型，为消除各种因素对光谱的干扰为消除各种因素对光谱的干扰,需要对光需要对光谱进行预处理；谱进行预处理；上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 8 页页2.2 近红外光谱技术的基本步骤近红外光谱技术的基本步骤 4.未知未知样样本本组组成成性性质质的的测测定定。定性分析定性分析定量分析定量分析 通过已知和未知样品谱图的比较，通过已知和未知样品谱图的比较，借助计算机模式识别方法方可完成借助计算机模式识别方法方可完成 常用方法：常用方法：相似系数法、马氏距离法、主成相似系数法、马氏距离法、主成分分析法、主成分分析结合马氏距离法和人工神分分析法、主成分分析结合马氏距离法和人工神经元网络法。经元网络法。属于多元校正范畴属于多元校正范畴 最常使用的多元校正算法有多元线性回归、最常使用的多元校正算法有多元线性回归、主成分回归、偏最小二乘回归等。主成分回归、偏最小二乘回归等。上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 9 页页上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 10 页页2.4 近红外光谱技术的技术优势近红外光谱技术的技术优势 无损样品，无污染。无损样品，无污染。分析对象广泛，几乎可用于所有与含氢基团有关分析对象广泛，几乎可用于所有与含氢基团有关 的样品物理化学性质分析；的样品物理化学性质分析；吸收强度低，穿透深度大；吸收强度低，穿透深度大；分析快速简便，无须复杂处理，通过数模可以同时分析快速简便，无须复杂处理，通过数模可以同时 得到多个样品的多个参数；得到多个样品的多个参数；可使用光纤传输，适用于远程控制；可使用光纤传输，适用于远程控制；上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 11 页页上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 12 页页3.1 近红外光谱技术的药学应用一近红外光谱技术的药学应用一1.辅料识别辅料识别 NIR可以用线性判别方法识别在可以用线性判别方法识别在基本物理参数基本物理参数 方面具有差异的不同药用辅料。方面具有差异的不同药用辅料。NIR技术技术可以快速识别色泽、外观都非常相可以快速识别色泽、外观都非常相 似，极易混淆的辅料；似，极易混淆的辅料；如密度、如密度、结晶度等结晶度等上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 13 页页上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 14 页页3.3 近红外光谱技术的药学应用三近红外光谱技术的药学应用三3.中药材的产地分析中药材的产地分析 NIR光谱分析技术能够以非破坏方式从样本直接获光谱分析技术能够以非破坏方式从样本直接获取分析信息，有效地避免样品因预处理所造成的微量取分析信息，有效地避免样品因预处理所造成的微量(或次要或次要)组分的损失以及组分存在形态变化，最大限组分的损失以及组分存在形态变化，最大限度地保留不同产地的相同种类中药材样本之间的微小度地保留不同产地的相同种类中药材样本之间的微小差异，已经广泛用于判定人参、丹参、黄芪等药材产差异，已经广泛用于判定人参、丹参、黄芪等药材产地地。上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 15 页页3.4 近红外光谱技术的药学应用四近红外光谱技术的药学应用四4.中药材成分定量分析中药材成分定量分析 近红外光谱在线分析技术可以连续测定多个成近红外光谱在线分析技术可以连续测定多个成分和多个参数。分和多个参数。传统的分析方法是不连续的，通常情况下传统的分析方法是不连续的，通常情况下1 次次分析只能测定分析只能测定1 种成分或种成分或1个参数个参数；因此，因此，NIR极大地缩短了分析时间，提高了分极大地缩短了分析时间，提高了分析效率。析效率。上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 16 页页3.5 NIR药学应用中存在的主要问题 对对大类组分大类组分和提取物中有效组分的分析上是和提取物中有效组分的分析上是可行且有优势的，但对于潜在可能存在的有效化可行且有优势的，但对于潜在可能存在的有效化学成分的含量往往达不到分析的浓度下限。学成分的含量往往达不到分析的浓度下限。药学化学基础研究的不足；药学化学基础研究的不足；近红外光谱技术存在分析浓度下限；近红外光谱技术存在分析浓度下限；近红外光谱技术需要特征信息的提取和处理技术。近红外光谱技术需要特征信息的提取和处理技术。如总黄酮、如总黄酮、总生物碱等总生物碱等上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录(第第 17 页页3.6 NIR技术药学应用前景展望 近红外光谱近红外光谱技术可以测定固体中药制剂的各技术可以测定固体中药制剂的各 种种物理化学参数物理化学参数。良好药用规范的建立；良好药用规范的建立；若对药用植物实行品种、产地、栽培条件等若对药用植物实行品种、产地、栽培条件等方面的监督和管理，则能够使中药材质量稳定在方面的监督和管理，则能够使中药材质量稳定在一个较高的水准。一个较高的水准。固体中药药剂的表征；固体中药药剂的表征；中药生产过程的在线监控，实现动态分析。中药生产过程的在线监控，实现动态分析。如含量均一性、颗粒如含量均一性、颗粒大小分布、硬度等大小分布、硬度等 首先，感谢老师给我提供这次跟同学们共同学习和探讨的机会；其次，感谢全班同学的支持和鼓励；再次，感谢我们小组成员帮助我搜集和整理资料；最后，衷心祝愿老师工作顺利，同学们学业有成！