天然植物近红外模型传递的标准样品制备方法及其应用技术

本发明专利技术天然植物近红外模型传递的标准样品，由含有天然植物中主要官能团烷基、羟基、醚基、羧基、醛基、羰基、苯基、胺基、亚胺基、卤代基、烯基、偶氮基的物质混合而成，其中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素22%～63%；分析纯淀粉23%～62%；分析纯色素10%～40%。所述标准样品的制备方法包含以下步骤：⑴样品前处理；⑵制作天然植物近红外模型传递的标准样品。所述制备方法，具有简单、快速、低成本的优点。本发明专利技术提供了一种能在天然植物光谱模型传递中应用的标准样品，其原料易得，常温常压下性质稳定，与各类天然植物的颜色相似，光谱恒定且重现性好，可长期用于多种天然植物的近红外模型传递过程。

Preparation of standard sample for NIR model transfer of natural plant and its application

The standard sample of natural plant near infrared model is made of a mixture of the main functional group alkyl, hydroxyl, ether, carboxyl, aldehyde, carbonyl, phenyl, amine, imide, halogen, alkenyl, azo - based compounds in natural plants. The mass percentage of all kinds of substances is: analysis of pure cellulose 22 % to 63%; pure starch 23% to 62%; and pure pigment 10% to 40%. The preparation method of the standard sample comprises the following steps: (1) sample pretreatment; and (2) producing standard samples of natural plant near infrared model transfer. The preparation method has the advantages of simple, fast and low cost. The invention provides a standard sample which can be used in the transmission of natural plant spectral model. Its raw material is easy to be obtained, and its properties are stable under normal temperature and atmospheric pressure. It is similar to the color of various natural plants, and its spectrum is constant and reproducible. It can be used for a long time in the transfer process of the near infrared model of a variety of natural plants.

【技术实现步骤摘要】
天然植物近红外模型传递的标准样品制备方法及其应用
本专利技术涉及天然植物（如中药材、烟草）的光谱分析
，涉及天然植物近红外光谱检测技术中作为光谱模型传递时转移集的标准样品，具体的说，是天然植物近红外模型传递的标准样品制备方法和应用。
技术介绍
近年来，近红外光谱检测技术已广泛应用于多个领域。近红外光谱检测技术具有快速、无损、无污染、低成本的优点；其检测的基本原理是：根据一系列近红外光谱已知的定标样品建立一个稳健、准确、适应性强的光谱定量和定性的分析模型，然后将未知样品的光谱导入所建立的分析模型预测未知样品的相关性质。在近红外光谱检测的实际应用中，会将不止一台仪器用于收集光谱，如果直接将某台仪器（通常称为主机）上所建立的光谱模型直接用于另一台仪器（通常称为从机），根据从机的样品光谱预测未知样品的性质，这一过程称为模型传递。但由于仪器间或多或少存在着台间差异，造成不同仪器对同一样品的光谱响应不完全一致，使得近红外模型直接传递的结果有时不能满足分析精度的要求。这是因为不仅不同仪器的零部件会有细微差异，而且使用环境、温度、湿度的差异也会对不同仪器的光谱响应信号产生影响；因此，即使是同一企业生产的同种型号的多批次光谱仪，也难以保证对同一样品有完全相同的光谱响应值，这最终会影响模型传递的预测结果。为了校正不同仪器间测试样品光谱的差异，业内人士在研究和采用仪器间模型传递的校正方法。目前，不同仪器间光谱模型传递的校正方法主要有两种：一种是模型校正，一种是光谱校正。所述模型校正首先通过选择合适的预处理方法和筛选波长建立一个稳健的模型，然后校正模型的偏差和斜率，模型校正通常只适应于型号相同、仅在波长方向或者吸光度方向有微小差异或存在系统差异、差异是线性的情况。所述光谱校正是通过基于主机和从机所测标准样品的光谱建立一个函数关系，对从机光谱进行校正后，再采用主机所建立的光谱模型根据校正后的从机样品光谱去预测未知样本的性质。所述光谱校正的适应面更为广泛。对从机光谱的校正算法包括直接校正（DS）、分段直接校正（PDS）和Shenk’s算法等。但是，这类算法需要根据一组标准样品（数量在10～20个之间）在主机和从机上采集的光谱信息建立对从机光谱进行校正的函数。目前常用的做法是通过挑选一些样品作为标准样品进行从机光谱校正，这需要在不同用户间经常交换标准样品。在一些近红外光谱检测技术应用的比较成熟与广泛的领域，例如饲料、烟草行业的集团性公司内部进行标准样品的交换会比较容易实现和管理。但对于无隶属或关联关系的用户而言，交换标准样品会存在较多的麻烦，并且这种交换标准样品的做法会存在一些隐患，例如：标准样品丢失后需要重新寻找和筛选新的标准样品。对于中药材、烟草等天然植物而言，标准样品的性状随存放时间的长久会发生变化，长时间放置后容易吸潮、霉变甚至腐烂。以天然植物样品为标准样品时，标准品难以长期使用，需要定期更换。严格地说，主机和从机需要在相隔很短的时间内采集光谱以进行从机光谱的校正，以避免该光谱校正关系受标准样品性状变化的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种天然植物近红外模型传递的标准样品，所述标准样品以性能稳定的高分子化合物与分析纯的色素配制而成，其组成恒定、性质稳定，可长期用于多种天然植物的模型传递过程。本专利技术的第二目的在于，提供所述标准样品的制备方法。本专利技术的第三目的在于，提供所述标准样品在近红外模型传递过程中的应用。本专利技术的天然植物近红外模型传递的标准样品包含天然植物中的主要官能团。虽然天然植物或合成的化学物质种类无限，但是，其官能团种类是有限的。天然植物中的主要成分为糖类、萜类、甾体、芳香类（简单苯丙素类、木脂素类、黄酮类）、生物碱类，其主要官能团为：烷基、烯基、苯基、羟基、醚键、酯基、醛基、羰基、羧基、胺基、卤代基、硝基、磺酸基、巯基、吡啶基、偶氮基等。本专利技术的标准样品所含有官能团包括：烷基、羟基、醚基、羧基、醛基、羰基、苯基、胺基、亚胺基、卤代基、烯基、偶氮基官能团，它涵盖了天然植物中主要的官能团，因此能适应于近红外谱区范围对含氢基团（C-H、N-H、O-H）的检测，使得本专利技术的标准样品不仅能适应单一产品（如烟草）近红外模型传递的要求，而且能满足多品种天然植物（如中药材）近红外光谱模型传递的要求，可实现工业化、大批量、重现性生产。为实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方案。一种天然植物近红外模型传递的标准样品，其特征在于，由含有烷基、羟基、醚基、羧基、醛基、羰基、苯基、胺基、亚胺基、卤代基、烯基、偶氮基官能团的物质混合而成，其中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素22%～63%；分析纯淀粉23%～62%；分析纯色素10%～40%。进一步，所述标准样品组中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素43%，分析纯淀粉43%，分析纯色素14%。进一步，所述标准样品组中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素57%，分析纯淀粉29%，分析纯色素14%。进一步，所述标准样品组中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素63%，分析纯淀粉23%，分析纯色素14%。进一步，所述标准样品组中分析纯纤维素含量与分析纯淀粉含量的比值为3:5保持不变，而分析纯色素含量由10%以5%的梯度上升到40%。进一步，所述分析纯纤维素含有羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、微晶纤维素和/或乙基纤维素一种或多种。进一步，所述分析纯淀粉含有可溶性淀粉、马铃薯淀粉和/或玉米淀粉一种或多种。进一步，所述分析纯色素含有金胺O、苏丹Ⅳ、瑞士色素和/或金橙Ⅱ的一种或多种。为了实现上述第二目的，本专利技术采取了以下技术方案。天然植物近红外模型传递的标准样品的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：（1）样品前处理用于天然植物近红外模型传递的标准样品由含有烷基、羟基、醚基、羧基、醛基、羰基、苯基、胺基、亚胺基、卤代基、烯基、偶氮基官能团的物质混合而成，其中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素22%～63%；分析纯淀粉23%～62%；分析纯色素10%～40%；所述分析纯纤维素含有羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、微晶纤维素和/或乙基纤维素一种或多种；所述分析纯色素含有金胺O、苏丹Ⅳ、瑞士色素和/或金橙Ⅱ的一种或多种；配制样品前，将所需纤维素、淀粉和色素分别置于研钵中磨碎，使之过80目筛，于60℃烘箱中烘2小时除去水分备用；（2）制作天然植物近红外模型传递的标准样品将步骤（1）处理过的纤维素、淀粉和色素按不同质量百分比配制成23个不同组成的样品，分别置于涡旋仪上混匀，然后分别将各样品平铺于60℃烘箱中烘2小时，获得天然植物近红外模型传递的标准样品，之后取出放入密封瓶并保存于干燥器皿中备用。所述天然植物近红外模型传递的标准样品在天然植物光谱模型传递中的应用。本专利技术的积极效果是：（1）提供了一种用于天然植物近红外模型传递的标准样品，它制备原料易得，常温常压下性质稳定（但需避免湿、热和高温），可定量且性质稳定，与各类天然植物的颜色相似，因此适应性强，光谱恒定且重现性好，可长期用于多种天然植物的近红外光谱模型的传递。（2）提供了所述标准样品的制备方法，具有简单、快速、低成本的优点。（3）本专利技术的标准样品的近红外光谱与中药材、烟草等天然植物的近红外光谱相似，其特征谱峰和吸光度范围与天然植物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然植物近红外模型传递的标准样品，其特征在于，由含有烷基、羟基、醚基、羧基、醛基、羰基、苯基、胺基、亚胺基、卤代基、烯基、偶氮基官能团的物质混合而成，其中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素  22%～63%；分析纯淀粉    23%～62%；分析纯色素    10%～40%。

【技术特征摘要】
1.一种天然植物近红外模型传递的标准样品，其特征在于，由含有烷基、羟基、醚基、羧基、醛基、羰基、苯基、胺基、亚胺基、卤代基、烯基、偶氮基官能团的物质混合而成，其中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素22%～63%；分析纯淀粉23%～62%；分析纯色素10%～40%。2.如权利要求1所述的天然植物近红外模型传递的标准样品，其特征在于，所述标准样品组中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素43%，分析纯淀粉43%，分析纯色素14%。3.如权利要求1所述的天然植物近红外模型传递的标准样品，其特征在于，所述标准样品组中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素57%，分析纯淀粉29%，分析纯色素14%。4.如权利要求1所述的天然植物近红外模型传递的标准样品，其特征在于，所述标准样品组中各类物质的质量百分比为：分析纯纤维素63%，分析纯淀粉23%，分析纯色素14%。5.如权利要求1所述的天然植物近红外模型传递的标准样品，其特征在于，所述标准样品组中分析纯纤维素含量与分析纯淀粉含量的比值为3:5保持不变，而分析纯色素含量由10%以5%的梯度上升到40%。6.如权利要求1、2、3、4或5所述的天然植物近红外模型传递的标准样品，其特征在于，所述分析纯纤维素含有羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、微晶纤维素和/或乙基纤维素一种或多种。7.如权利要求1、2、3、4或5所述的天然植物近红外模型传递的标准样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪力军，董笑笑，张立国，栾绍嵘，李永琪，诸葛敏，张飞，文丹瑶，刘鹏宇，黄凯雯，杨洲，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31