天然产物资源南疆论坛暨近红外光谱分析学术研讨会在喀什举行

2017年5月6日,“天然产物资源南疆论坛暨近红外光谱分析学术研讨会”在新疆喀什召开。该研讨会由中国仪器仪表学会近红外光谱分会、喀什大学主办,旨在促进喀什大学及南疆地区天然资源分析化学的发展和进步。

研讨会现场

  此次研讨会召开更多的是由于南开大学、喀什大学教授邵学广的一力促成。南开大学与喀什大学2001年就开始了对口支援工作(如南开大学副校长李靖挂职喀什大学副校长,今天特意出席研讨会并致辞)。其中,邵学广教授、尹学博教授等都是喀什大学的“天山学者”,对口援建喀什大学的化学与环境科学学院以及新疆特色药食用植物资源化学自治区重点实验室,邵学广教授更是担任了实验室第一届学术委员会主任委员。而邵学广教授同时还是中国仪器仪表学会近红外光谱分会的副理事长,由于他的两重身份,更是由于近红外光谱分析技术作为一门应用型技术,在水果、食品、油料、烟草以及中药等天然产物的研究以及质量控制方面有着非常广泛和相对成熟的应用,相关的近红外光谱专家对于支持新疆特色药食用植物研究工作的热情,此次研讨会成功在喀什召开。

喀什大学副校长李靖致辞

  李靖副校长首先介绍了喀什大学的发展情况。喀什大学的前身是喀什师范专科学校,建于1962年;1978年经教育部批准,学校更名为喀什师范学院;2015年4月,喀什师范学院更名为喀什大学。喀什大学是一所多民族、多学科、多形式的综合性、应用型的现代化大学,55年来在新疆教育、经济发展等方面发挥了重要作用。如今,特别是国家“一带一路”战略实施以来,新疆特色药食用植物资源化学自治区重点实验室抓住这一发展机遇,将有机会成为相关技术发展的重要平台,为新疆的发展贡献更多的力量。

喀什大学化学与环境科学学院院长木合塔尔·吐尔洪致辞

  木合塔尔·吐尔洪院长致辞中介绍了依托喀什大学建设的新疆特色药食用植物资源化学实验室的情况。新疆拥有的巴旦杏、芜菁、榅桲、鹰嘴豆、枸杞子、雪菊、玫瑰花、药桑椹、红花、石榴、沙枣、罗布麻、番茄等许多优势的药食两用植物资源,具有野生种类多、资源分布广、名贵药材多、野生资源蕴藏量较大等特点。所以,新疆药食用植物资源的进一步研究开发潜力大,具有较大研究价值和优势。该实验室以南疆地区药食用植物资源为主要研究对象,开展南疆特色药食用植物资源及民族民间药用植物资源保护和开发利用研究。

南开大学、喀什大学邵学广教授主持研讨会

  开幕式结束后,研讨会即进入了学术交流环节,中国食品药品检定研究院胡昌勤研究员、北京化工大学袁洪福教授、华东理工大学杜一平教授、中国农业大学韩东海教授、山东大学臧恒昌教授、江苏大学陈斌、中国农业大学李军会教授、北京邮电大学杨辉华教授、中国农科院油料作物研究所张良晓副研究员、美谷分子谢亮先生分别做专题报告。

药品快检现状与展望

中国食品药品检定研究院 胡昌勤研究员

  药品快检技术应用于打击市场中假冒伪劣产品和生产过程控制领域中。由于药品监管资源与需求之间的矛盾日益突出,中国食品药品检定研究院在2003年初牵头成立药品检测车研发项目,以建立药品快速检测体系。药品快速检测体系包括基于近红外以及其他技术的现场快速筛查系统、基于HPLC/LC-MS的实验室快速确证方法。

  药品快速检测体系的代表性研发成果之一,即主要用于固体制剂分析的近红外药品快速筛查系统。胡昌勤研究员详细介绍了该近红外药品快速筛查系统中,用于常规检查的通用性模型和用于针对性检查的快速比对模型的原理与应用等情况。据介绍,药品近红外快速筛查系统已经逐步完善并正在发挥其功能。

现代过程分析技术研究

北京化工大学 袁洪福教授

  袁洪福教授是中国仪器仪表学会近红外光谱分会的理事长,首先介绍了分会的情况。之后,以讲述故事的方式介绍了近红外光谱技术在过程分析中的应用。

  其中一个故事与一带一路、丝绸产业发展相关的,即在线近红外光谱技术用于活体雌雄蚕蛹的无损高速分选。桑蚕杂交制种第一道工序是分拣雌雄,每公斤蚕蛹约500枚左右,在分选季节,用户每天需要分选约8吨,被分选蚕蛹个数无疑是一个天文数字,传统人工根据蚕蛹器官特征分选,需要上千人作业。遗憾的是原先的工人随着年龄增长逐渐退出工作岗位,而今天从事这项工作的年轻人越来越少,使得这个行业面临着难以为继的严重挑战。2015年袁洪福教授团队接受了企业的委托,采用近红外进行技术攻关,成功地实现了活体雌雄蚕蛹的无损高速分选(~12枚/s),错判率为1~2‰,单条生产线可以分选2吨/d,彻底攻克了制约我国桑蚕产业可持续发展的技术难题。

基于固相萃取光谱的快检技术及应用

华东理工大学 杜一平教授

  紫外可见、红外、近红外、拉曼等分子光谱技术因其具有速度快、无或简单的样品处理、仪器小型廉价、操作简单等特点,是天生的快速检测技术,适用于现场快速检测。然而灵敏度低、选择性差的问题却是光谱快检技术发展需要解决的核心问题之一。而固相萃取是优秀的富集和分离技术,能显著提高分析方法的灵敏度和选择性。如果将富集与光谱测量有机结合,即富集后直接在介质上直接进行光谱测量,则免去了洗脱步骤,快速简单,同时由于很高的富集倍数大幅度地提高检测方法灵敏度,这项技术被称为固相萃取光谱技术(SPES)。

  杜一平教授在报告中介绍了其课题组最近几年研究的SPES技术和方法进展,包括表面增强拉曼光谱技术等。固相萃取光谱技术不仅大幅度提高了检测灵敏度和选择性,而且方法简单、快速,有着广阔的应用前景。

近红外光谱分析技术在新疆农产品品质评价中的应用

中国农业大学 韩东海教授

  韩东海教授在报告中介绍了近红外光谱在定量检测水果的糖酸度、定性判定苹果糖心程度、预测果实成熟度、识别黑心病果的研究工作。如对于腐心、糖心、正常的苹果的检测,因为不同苹果内部组织对光的散射吸收不同,即对可见-近红外光谱的透过能量不同,因此可以利用这一原理实现腐心、糖心、正常苹果的鉴别。

  韩东海教授也介绍了几种水果检测专用的近红外光谱仪器,如手持式甜度检测专用仪,利用5号或7号电池即可,仪器价格在1500-15000元每台之间;便携仪器,准确度更高些,可检测还长在树上的水果如哈密瓜、梨、西瓜等;果实等级分选台式专用仪,仪器价格在30000元每台;最后即是在线水果分选仪器,国外企业已经实现了46台生产线同时工作,上料、包装等皆自动完成。

NIRS在处方来源药材及重要生产过程质量检测研究

山东大学 臧恒昌教授

  据CFDA南方医药经济研究所预计,“十三五”中药工业规模将扩大一倍,到2020 年,上规模中药工业企业主营收入15823亿元。不过,我国中药行业也面临着一些挑战,如中药材质量参差不齐、关键生产工艺缺少过程控制、药效物质基础不明确、临床适应症不清晰等。而传统的中药分析方法如性状鉴别、DNA鉴别等对人员专业素质要求较高、预处理复杂,不能实现快速分析。

  我国中成药行业未来将更多的运用现代科学技术方法和制药手段,在这种发展趋势下, 一种新思路和一种新质控技术被提上了日程。新思路——处方来源药材,以中医药理论为根本,以疗效物质为基数,以临床疗效为参照,针对特定处方筛选初的最优药材。新技术即指目前发展迅速、应用前景广阔的快速无损的过程分析技术——近红外光谱分析技术。臧恒昌教授分享了近红外光谱分析技术应用于中药材质控的案例。

小型近红外光谱仪的应用与功能开发

江苏大学 陈斌教授

  小型光谱仪器具有仪器体积越来越小、重量越来越轻,分光原理越来越多、性能越来越好,操作系统越来越丰富、界面越来越友好,智能水平越来越高、云服务越来越强大等发展趋势。陈斌教授团队基于滨松的 C11708MA微型光谱仪研制了水蜜桃梨子的糖度、白酒酒精度、芝麻含油率、叶绿素含量测定专用光谱仪器,其良好的效果让我们看到了光谱仪器进入到百姓日常生活中的曙光。

  陈斌教授指出,如今正处于互联网找到了近红外的阶段,“互联网+”与微型光谱仪相结合具有广阔的应用前景。并着重分享了其多年来研发中的心得体会,如微型近红外仪器不要与台式机比性能和功能、必须要有较高的检测精度和超高的智能性、不能成为娱乐性的“玩具”。不过,陈斌教授也指出,其研发工作中一直有一个很大的遗憾,即核心零部件的国产化问题。

近红外光谱用于农产品检测

中国农业大学 李军会教授

  报告中,李军会教授主要介绍了烟草质量与化学成分分析进展。如:通过近红外相似性分析对烟叶原料的部位进行区分,李军会教授以红塔集团、上海烟草集团近年来收集的样品进行分析,结果表明,上、下部烟叶的近红外光谱特征具有显著差别,基本可以实现完全的区分,中部烟叶与上、下部具有一定程度重叠,与部位本身具有持续性特征的实际情况相符合。近红外相似性分析还可用于烟叶原料的产区分析。

  此外,近红外光谱分析技术在烟叶辅料配方设计与维护、香型典型性等感官分析、卷烟成品的质量与化学成分分析等领域都有较成熟的应用。

面向大数据和云计算环境的近红外光谱建模方法及应用

北京邮电大学 杨辉华教授

  在制药行业的原辅料检测、过程质控、流通环节监管都需要大量的取样测试,近红外光谱分析技术提供了有效的技术手段,但同时也产生了“光谱大数据”,而由于数据量增大对计算速度要求提高、层出不穷的新算法不断涌现等使得化学计量学软件面临着速度难以优化的现状。

  报告中,杨辉华教授着重介绍了一种基于Deep Belief Network-DBN的近红外光谱药品鉴别方法,并将其应用于药品的工业生产过程中。杨辉华教授指出,面向制药、流通等领域的光谱大数据分析,应用传统及深度学习建模方法,通过CPU、GPU提供的秉性计算能力,在云平台上提供大数据存储服务、大量模型及大样品集建模的计算服务,模型更准确、更新更便捷,数据模型可方便共享。

粮油品质近红外分析研究与应用

中国农科院油料作物研究所 张良晓副研究员

  粮油是人们赖以生存的最重要的大宗农产品,其安全、品质的重要性不言而喻。近红外光谱分析技术的发展是始于农产品品质研究领域。张良晓副研究员的实验室是在上世纪80年代就开始开展粮油近红外光谱分析的研究与应用工作,期间,实验室在不同时期使用了不同厂家的不同类型的仪器产品,并且,在2000-2005年期间,实验室还曾经研制了一台光栅型多参数速测仪。

  张良晓副研究员报告中重点介绍了油菜、花生、大豆、芝麻、小麦等粮油的品质近红外光谱分析模型和方法研究的工作进展,以及在植物油掺伪品质近红外分析模型与方法的研究工作。而且,其团队在促进粮油产品近红外检测方法的标准化方面也做出了较大贡献,如制定了近红外光谱测定油含量的农业部标准。

天然药物现代化与高通量筛选技术

美谷分子 谢亮先生

  谢亮先生介绍了20世纪80年代后期发展起来的用于寻找新药的高新技术——高通量筛选技术。高通量筛选技术以分子水平和细胞水平的实验方法为基础,以微孔板形式作为主要实验载体,仪自动化操作系统执行实验过程,以灵敏快速的检测仪器采集实验数据,以计算机对实验获得的数据进行分析处理,在短时间内能够对数以千、万计的样品进行测试,并以相应的数据库支持整个技术体系的正常运转。

参观新疆特色药食用植物资源化学自治区重点实验室

  会上,参会人员与专家学者进行了热烈的讨论与交流,通过此次学术交流活动,将进一步促进南疆地区分析化学以及近红外光谱研究领域的发展。会后,专家学者参观了喀什大学民俗博物馆、新疆特色药食用植物资源化学自治区重点实验室,还赴岳普湖县药用植物种植基地开展了实地考察活动。


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