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近红外光谱是分析水基生物样品的有力工具。
近红外光谱不仅包含独立的分子结构和官能团的信息,还涉及分子间或分子内相互作用。一些扰动(例如,温度或添加物)会影响分子结构和相互作用,从而导致
近红外光谱发生变化。基于温度对光谱的影响,开发温控
近红外光谱获得了随温度变化的光谱。由于水的强吸收和温度对水的氢键具有显着影响,该技术已被用于水溶液的结构和定量分析。
最早通过两种氢键模型观察水的温度依赖性光谱变化,用于研究光谱变化和氢键之间的关系,发现氢键和非氢键水物种的光谱特征随温度变化明显。近年来,提出了一种更为复杂的模型,根据扰动引起
近红外光谱的变化,提出了水可以采取形成零、一、二、三和四个氢键的结构(S
0,S
1,S
2,S
3和S
4)。由于
近红外光谱中的宽峰和重叠峰,已采用化学计量学方法来提高分辨率并提取分析中的光谱特征。利用高斯拟合,得到了在不同温度下测量的水和葡萄糖溶液的
近红外光谱中的光谱成分。通过分析光谱成分的变化,发现葡萄糖与葡萄糖相互作用诱导的有序(四面体)水团簇。水随温度升高,为生物系统中碳水化合物的生物保护功能提供了可能的原因。此外,提出了多级同时成分分析(MSCA)和互因子分析(MFA)从温度依赖的
近红外光谱中提取定量信息,水溶液或血清样品中低浓度葡萄糖的定量测定得以实现。因此,在化学计量学的帮助下,温度依赖性
近红外光谱可以成为水溶液结构和定量分析的有用工具。