[00134222]温控近红外光谱及相关的化学计量学方法研究

基于近红外光谱温度效应,发展了温控近红外光谱技术,建立了用于温控近红外光谱信息提取和信号解析的化学计量学算法,并在混合物体系、生物分子体系及实际复杂体系分析中得到应用。基于水的近红外光谱随温度的变化,建立了基于多级同时成分分析（MSCA）的定量分析方法,提出并建立了共因子分析（MFA）方法,提取了不同温度或不同浓度光谱中所含的共同光谱特征,并通过光谱特征的相对含量对温度或浓度进行了定量分析,实现了血清样本中葡萄糖含量的定量分析,为水溶液体系和生物体系的定量分析提供了新的途径和方法。建立了基于主成分分析（PCA）载荷旋转的混合光谱解析方法,对水-乙醇混合体系的温控近红外光谱进行了分析,得到了在混合溶液中水和乙醇的光谱信息,通过计算光谱和纯物质光谱的差异,可以得到水和乙醇在溶液中的结构信息以及二者之间的相互作用信息;建立了温控近红外光谱中“温度相关变量”的识别方法,通过“温度相关变量”可以实现不同溶液的识别,这些方法为溶液体系中相互作用分析和结构分析提供了新的手段。通过交替三线性分解算法（ATLD）、独立成分分析（ICA）、高斯峰拟合、多级同时成分分析（MSCA）、小波变换（CWT）、二维相关光谱等方法对有机分子、生物分子溶液、蛋白质水溶液等体系的温控近红外光谱进行了分析,考察了光谱的特征及随温度的变化,探索了生物分子对水结构的影响,研究了蛋白质二级结构的热变性过程,揭示了生物小分子的功能和对水结构稳定性的作用,发现水结构变化可以反映蛋白质的变性过程并且在蛋白质变性过程中起到重要作用。此外,还针对近红外光谱分析中变量选择、模型转移、定量模型等普遍性问题开展了研究工作,建立了新的变量选择和模型转移方法,利用银镜背景干扰低和反射强度高的特点,发展了近红外漫反射检测新技术,有效提高了近红外漫反射光谱的检测能力,为实现近红外光谱用于实际复杂体系分析提供了有效手段。