化学计量学方法在分子光谱分析中的研究与应用

分子光谱手段是化学分析家们常用的一种获得化合物信息的方法，如红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱等等。这些方法在化学常规分析中有着非常广泛的应用。化学计量学（Chemometrics）是应用数学、统计学与计算机的工具与手段设计或者选择最优化学测量方法，并通过解析化学测量数据，最大限度的获取化学及其他相关信息。20世纪70年代以来，随着计算机技术的迅速普及，数学和计算机科学在分析化学中的应用日益广泛。在分子光谱分析中，化学计量学方法被用来给一些复杂体系的样品作定量和定性分析。对于一些成分简单的样品，我们可以直接根据该样品的红外、紫外等光谱来得到分析结果，但是对于复杂的样品，尤其是天然产物，根本无法解释它的红外谱图。因此，如果不采用化学计量学方法，根本无法做出准确的定性定量分析。本文更多的是以近红外（Nearhifrared，NIR）光谱方法为主，结合化学计量学方法，包括模式识别、偏最小二乘（PLS）等，对各种复杂体系，如中药，农产品等，进行定量定性分析。对中药的分析结果表明，分子光谱分析技术完全可以实现对中药样品的鉴别分析，尤其是近红外光谱分析技术，分析更为简单、快速，完全可以取代传统方法。用近红外光谱分析技术对大豆、酒醅各项指标进行分析，结果表明近红外分析技术也可用于在实际工作对大豆、酒醅的分析。研究结果表明，分子光谱方法简单快速。同时借助于各种化学计量学方法，能快速得到准确的分析数据，完全可以替代标准方法。只要在实验初期收集足够的具有代表性的样品，然后采用标准方法得到各种化学分析数据，应用计量学建立模型。在对未知样品进行分析时，只需利用采集的谱图数据和建立的模型，就能实现对样品化学分析数据的准确预测，包括定性和定量分析。相比于常规方法，分子光谱分析方法更加简单、快速，能大大提高分析效率。