定量测定试样中组分的方法及分光计技术

本发明专利技术涉及一种测定试样中组分的方法，更具体地说，涉及一种校正分光计吸光度值的方法。该方法特别可用于有关定量测定液体的化学组成（例如食物特别是鲜奶或乳制品中的脂肪、蛋白质、乳糖或尿素的含量）的分光光度分析仪器。该方法的基础是测量一个或多个选择的光谱范围，提供物品的吸收光谱。该方法可用于所有能够产生特定范围光谱的光谱仪，例如ＵＶ、ＶＩＳ、ＮＩＲ、ＩＲ、ＮＭＲ、ＭＳ等。该光谱通常是ＭＩＤ－ＩＲ吸收光谱。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测定试样中组分的方法，更具体地说，涉及一种校正分光计吸光度值的方法。该方法特别可用于有关定量测定液体的化学组成(例如食物特别是鲜奶或乳制品中的脂肪、蛋白质、乳糖或尿素的含量)的分光光度分析仪器。该方法的基础是测量一个或多个选择的光谱范围，提供物品的吸收光谱。该方法可用于所有能够产生特定范围光谱的光谱仪，例如UV、VIS、NIR、IR、NMR、MS等。该光谱通常是MID-IR吸收光谱。
技术介绍
本方法特别适用于基于滤光镜的分光计。所述分光计通常包含红外光源、红外检测器及二者之间的数个光学滤光镜，这些滤光镜可插入光学光路中。在光源和检测器之间装有试样测量池，测量池包含两个玻璃平面，在两个玻璃平面之间限定了用于存放被分析试样的存放空间。在使用时，池中装满试样，如牛奶。检测由光源发射穿过试样的光。组分(如牛奶中的脂肪)的浓度通常是使用许多特定的滤光镜根据测量的牛奶试样相对于参考物(例如诸如纯水试样的参考试样)的吸光度确定的。这是公知的技术，例如在US 4,236,075中已有描述，已用于食物分析20多年。牛奶的分析现在越来越多地使用覆盖宽频率范围IR光谱的FTIR仪进行，可参见以WO 96/24832公布的PCT/DK96/00068号国际专利申请。测量的多个已知试样的光谱用于使仪器“学习”如何解释新测量的未知试样的光谱。这种学习可通过多种方法的多元校准完成，例如通过“主成分回归(PCR)”、“偏最小二乘回归(PLS)”、“多元线性回归(MLR)”、“人工神经网络(ANN)”等。使用FTIR仪的一个巨大优势是这种仪器可被标准化，从而使相同的校准可适用于多个标准化的仪器。FTIR仪非常昂贵。因此，仍然需要有使用几个或至少有限个数光学滤光镜的较为廉价的滤光镜仪器。迄今为止，还不可能使这些仪器标准化，这就意味着每台仪器必须单独校准，并且当在维护中测量池或光学系统的其它部分发生变化时，需要对仪器重新校准。本文中，“校准”源自数学公式如函数关系，它能够从多个已测吸光度值预测指定组分的浓度。吸光度a定义为相对于参考物的吸收。吸光度是根据分别测量未知试样和参考物时检测器测量的信号Is、Io(例如以mV、mA为度量单位)确定的。a＝log10(Io/Is)当为至少一个、优选多个如四个滤光镜确定了吸光度值a时，特定组分的浓度c可以由以下公式预测c＝b1×a1+b2×a2+b3×a3+b4×a4上式中系数b可以在测量多个含有不同已知浓度的特定组分的试样之后通过多元校准确定。校准是针对特定组分的，例如牛奶中脂肪的含量。为仪器提供良好校准的工作非常耗费人力，因为它通常需要大量含有已知浓度的被测组分的校准试样。校准试样通常必须通过乏味的常规方法进行分析，并且因此校准试样一般很昂贵。由于校准试样通常是食物，如奶制品，所以其使用期限相当有限，并且必须为每次校准提供新测试试样。已校准的仪器通常必须不时地再校准。例如，仪器的零件如比色皿或检测器在维修或使用期间可能被更换。新零件的特性可能不同于原先零件的特性，因此检测信号与组分浓度之间的关系就是不同的。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是提供一种避免再校准的方法。该方法应当易于通过使用易于处理并易于长时间贮存的物质实施。因此，本专利技术涉及一种测定试样组成的方法。该方法包括对相对响应值，例如牛奶响应值相对于水的响应值进行校正。该方法适用于通过使试样暴露于电磁辐射、尤其是红外辐射下而测量试样组分的仪器。借助此仪器，可获得被测目标试样或液体试样的辐射响应值，通过对比所获响应值与参考试样例如水的响应值可计算出相对响应值。该方法包括以下步骤当仪器处于刚被校准的第一状态时-用第一调整试样获得第一响应值，并-用第一参考试样获得第二响应值，当仪器处于一种不同于第一状态的状态时-用具有与第一调整试样相同组成的调整试样获得第三响应值，-用具有与第一参考试样相同组成的参考试样获得第四响应值，-根据响应值，确定代表第一相对响应值与第二相对响应值之间关系的增益，其中第一相对响应值为第一与第二响应值之间的比率，第二相对响应值为第三与第四响应值之间的比率，对于某一试样，利用该增益校正相对响应值，以确定被测试样的组分，其中第一参考试样包含具有第一吸收特性的第一物质，第一调整试样包含第一物质和具有第二吸收特性的第二物质。第一和第二吸收特性应当是互不相同的。由于调整试样含有与第一物质不同的具有第二吸收特性的第二物质，使得调整试样的响应与参考试样的响应不同。因此，调整试样响应与参考试样响应的比给出了代表一绝对值的相对响应，其值可用于确定增益。增益是一值，表征在仪器被校准时就应获得的特定试样的相对响应值与当前获得的相同试样的相对响应值的比。因此，为一试样获得的相对相应值可被转变为相同试样在仪器被校准时就已给出的相应的相对响应值，并且那一相对响应值可用于使用原始校准确定试样的组分。该方法还可以包括校准仪器的步骤。当仪器处于第一状态时，即在获得第一和第二响应值时必须被校准。那样，就可以保证校准模式是与参考试样和调整试样的响应值相关的。校准可包括以下步骤-用已使用传统繁琐方法分析的具有清楚了解的性质的试样，如牛奶，获得第五响应值，并-根据第一响应、第五响应和已知的性质确定校准函数，该函数为试样的性质与相对响应值之间的函数关系，该相对响应值为相对于参考试样响应值的试样响应值。本专利技术还涉及一种校正分光计吸光度值的方法，所述方法包括以下步骤当仪器处于第一状态-校准分光计，并-用第一调整试样获得第一吸光度值，所述吸光度值是相对于第一参考试样的吸光度，-或者顺序与此相反(后进行校准)，当仪器处于不同于第一状态的状态时-用具有与第一调整试样相同组成的第二调整试样获得第二吸光度值，所述第二吸光度值是相对于具有与第一参考试样相同组成的第二参考试样的吸光度，-根据吸光度值，确定代表第一和第二吸光度值之间比率的增益，并且对于将来被分析的试样，利用该增益校正所获吸光度值，其中调整试样的吸光度值在分光计覆盖的光谱范围内与零相差很大。优选第一参考试样含有具有第一吸收特性的第一物质，第一调整试样含有第一物质和在分光计覆盖的光谱范围内具有第二吸收特性的第二物质。第一和第二物质的吸收特性应当是互不相同的。由于调整试样含有与第一物质不同的具有第二吸收特性的第二物质，使得调整试样的响应与参考试样的响应不同。因此，调整试样的吸光度是不同于零的值，其值可用于确定增益。增益是一值，它是在仪器被校准时就应获得的特定试样的吸光度与当前获得的试样的吸光度之间的比率。因此，为一试样获得的新吸光度值可被转变为相同试样在仪器被校准时就已给出的相应的(即已校正的)吸光度值，并且该已校正的吸光度可用于使用原始校准确定试样组分的浓度。因此，本专利技术是再校准的替代方法，仪器可被“标准化”或调整，即被检测信号的数据处理可被调整以提供与校准相适应的数据。其优点是避免了再校准。即使检测器的响应因磨损或维修发生变化，仪器的校准也可长时间使用。因此，调整测量的吸光度值需要可容易复制的调整试样，或者可长期贮存而其吸收性质不会改变并且与参考试样的吸收特性相比具有显著不同的吸收特性的调整试样。该方法特别适宜用于液体试样。该方法还可包括校准仪器的步骤。校准可以在仪器处于第一状态时，即在获得第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
校正仪器相对响应值的方法，该仪器能够根据试样的组分与相对响应值之间预定的函数关系确定试样的组分，该相对响应值为将试样暴露于电磁辐射下的响应值与将参考试样暴露于电磁辐射下的响应值的比，所述方法包括以下步骤：当仪器处于刚被校准的 第一状态时：－用第一调整试样获得第一响应值，并－用第一参考试样获得第二响应值，当仪器处于一种不同于第一状态的状态时：－用具有与第一调整试样相同组成的调整试样获得第三响应值，－用具有与第一参考试样相同组 成的参考试样获得第四响应值，－根据响应值，确定代表第一相对响应值与第二相对响应值之间关系的增益，其中第一相对响应值为第一与第二响应值之间的比率，第二相对响应值为第三与第四响应值之间的比率，并且，对于一试样，利用该增益校正相对 响应值，以确定被测试样的组分，其中第一参考试样包含具有第一吸收特性的第一物质，第一调整试样包含第一物质和具有第二吸收特性的第二物质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C里德，
申请(专利权)人：福斯分析有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]