短波近红外光谱法分析酒中乙醇含量.pdf

Vol.41吉林大学学报(理学版)No.2
2002年4月JOURNALOFJILINUNIVERSITY(SCIENCEEDITION)245~247

研究简报

短波近红外光谱法分析酒中乙醇含量

逯家辉滕利荣蒋富明任玉林

(吉林大学化学学院长春130023)
邱芳萍王友兵

(长春工业大学生物工程学院长春130012)(白城医学院白城137000)

提要:使用短波近红外光谱和多变量校正技术快速准确地测定酒中乙醇含量.研究了纯水~
乙醇以及乙醇和水混合体系的光谱特征.用多元线性回归(MLR)和主成分回归(PCR)分析
了二阶导数差谱数据.该法分析酒样具有方便~快速的优点.
关键词:短波近红外光谱;多变量校正;乙醇测定
中图分类号:O657.33文献标识码:A文章编号:1671-5489(2003)02-0245-03

测定白酒中酒精度的国家标准需将酒样先蒸馏定容再用比重瓶法或酒精计法测定[1].方法费
时~费力且测定结果只能保留一位小数.传统的仪器分析方法如气相色谱法分析酒中乙醇含量[2]
一般操作复杂且仪器昂贵.短波近红外光谱位于850~1075nm光谱区域目前一般的紫外可见分
光光度计的波长范围大都扩展到该光谱区域因此开发~利用此光谱区域具有一定意义.
有机化合物在短波近红外光谱区都有吸收但组分间的谱带相互重叠用其进行定量分析需采用
一些化学计量学光谱数据处理技术才能获得准确可靠的结果[3].
本文将短波近红外光谱法同化学计量学技术相结合对酒中乙醇含量进行快速非破坏定量分析.
研究了一系列乙醇溶液的短波近红外吸收光谱~导数光谱和差谱的光谱特征.比较了多元线性回归
(MLR)和主成分回归(PCR)等化学计量学技术处理光谱数据进行乙醇含量预测的准确性.此法无需
对样品进行复杂预处理而且具有方便~快捷等优点.
1实验部分
1.1仪器与试剂日本岛津UV-3100型紫外可见近红外分光光度计.长城GW386/330微机通
过RS-232C通讯端口与备有接口板的主机连接实现数据的自动采集和光谱数据的传输.使用
IRM/ATPenTium98微机进行光谱数据处理和运算所用试剂均为分析纯.
1.2样品的制备准确配制1%~25%(体积比)乙醇水溶液标准样品15份购买2种酒样.
1.3测量条件及数据处理1cm石英吸收池波长扫描范围850~1075nm光谱带宽2nm
每个样品扫描2次取平均值.
采用自编的多元线性回归和主成分回归等化学计量学光谱数据处理软件进行光谱数据处理[4].
2结果与讨论
2.1红外光谱以空气为参比测定纯水和无水乙醇的短波近红外吸收光谱.水的最大吸收在
960nm左右.无水乙醇在905nm处出现甲基的C-H伸缩振动3倍频吸收带在935nm处的肩峰是
亚甲基的CH伸缩振动3倍频吸收带在960nm左右出现乙醇中O-H的3倍频吸收带[5].
2.2乙醇溶液光谱研究以空气为参比分别测定5%10%15%20%和25%(体积比)乙醇

收稿日期:2002-09-12.
作者简介:逯家辉(1965~)男工程师从事生物化学研究.联系人:任玉林(1945~)男教授博士生导师从事化学计量学
研究E-mail:[e-mail].
基金项目:吉林省科技发展基金(批准号:20020503-2).
Z46吉林大学学报<理学版>Vol.41

水溶液的短波近红外吸收光谱.水在960nm左右仍有一强吸收带在905nm左右处还有一个弱吸收
带.随着乙醇含量的增加在960nm处的吸收带逐渐减弱.
5%10%15%Z0%和Z5%<体积比>乙醇水溶液的二阶导数光谱如图1所示.从图1同样可以
看出随着乙醇含量的增加在960nm处的二阶导数光谱吸收带的强度也相应改变.
为进一步突出主要官能团的光谱特征用纯水的吸收光谱减去乙醇水溶液的吸收光谱然后做二
阶导数光谱得到如图Z所示不同浓度的乙醇水溶液的二阶导数差谱.图Z最大的优点是乙醇在
905nm左右的吸收带和935nm左右的吸收带明显分开.

Fig.1SecondderivativespectraofFig.2Secondderivativedifferencespectraof
water/ethanolmixtures<V/V>water/ethanolmixtures<V/V>
a.5%;b.10%;c.15%;a.Z%;b.4%;c.6%;d.8%;e.10%;
d.Z0%;e.Z5%.f.1Z%;g.14%;h.16%;i.18%;i.Z0%;
k.ZZ%;l.Z4%.
从图1和图Z不难看出二阶导数差谱具有两个特点:一是相同浓度下其光谱强度增大这意味
着其灵敏度提高.二是重叠的峰分得更好表明干扰减少.因此我们从差谱来研究乙醇含量测定的
数学校正模型.
Z.3定量数学校正模型分