开放光程傅里叶变换红外光谱（OP-FTIR）可以实现快速、 灵活、 定量化地探测气体, 但相较于气体池抽取气体的方式, OP-FTIR的信号微弱, 对气体的探测能力受到制约, 为提高其对气体的探测能力, 以自然状态的气体流动为扰动对测得的气体红外光谱数据进行二维相关分析。 以乙醇气体和两种白酒挥发物作为验证对象, 用OP-FTIR方法测得乙醇气体以及泸州特酿和汾酒挥发物的红外吸收光谱。 未经处理的乙醇气体红外吸收光谱图中, 并没有观察到明显的乙醇特征峰, 对该红外吸收光谱数据进行二维相关分析, 其二维相关同步谱图中对角线上（1 050, 1 050 cm-1）处有明显的自相关峰, 该自相关峰来自于乙醇, 结果验证了: 结合二维相关红外光谱, 提高了OP-FTIR方法对气体的探测能力。 对不同浓度乙醇气体的红外吸收光谱数据进行二维同步相关处理, 发现二维相关同步谱图中以1 050 cm-1 为中心的自相关峰强度随着乙醇气体浓度的增加而增强, 说明基于二维相关光谱的OP-FTIR气体探测方法具有一定的定量分析能力。 用OP-FTIR方法探测泸州特酿和汾酒的挥发物时, 在820～1 480 cm-1波段探测挥发物中的乙醇气体, 气体含量通过二维相关同步谱图中对角线上（1 050, 1 050 cm-1）处的自相关峰强度来衡量, 结果显示泸州特酿挥发物中的乙醇气体含量高于汾酒; 在1 700～1 820和1 400～1 600 cm-1波段探测挥发物中的香气物质, 通过对比泸州特酿和汾酒挥发物的二维相关异步谱图, 发现泸州特酿比汾酒挥发物二维相关异步谱图中有更多的交叉峰, 说明泸州特酿挥发物表现出更丰富的香气物质信息, 这一区别可以用来鉴别泸州特酿和汾酒挥发物。 研究证明, 基于二维相关红外光谱的OP-FTIR气体探测方法, 提高了OP-FTIR方法探测气体的能力, 且具有一定的定量分析能力, 同时, 用于不同挥发物的鉴别也值得进一步研究。

利用红外光谱技术分析感染小斑病的玉米叶片,获取了染病玉米叶片的分子结构信息,研究结果表明真菌病原体对叶片中的蛋白质结构有一定的影响。二维相关红外光谱分析结果显示,健康玉米叶片中蛋白质二级结构的β-折叠构象随着玉米叶片的生长代谢发生变化,而染病玉米叶片中发生变化的是β-转角构象。二维相关红外光谱可以揭示真菌病原体入侵时玉米叶片分子结构的变化情况,为玉米病害的防治提供参考。

在农作物生产中, 不合理使用化学农药来防治植物病害的现象普遍存在, 严重影响产品品质及食用安全, 快速鉴别植物病害并采取合理的防治措施对提高农作物品质具有重要意义。 利用红外光谱三级鉴别法(傅里叶变换红外光谱(FTIR) 、 二阶导数红外光谱(SD-IR) 及二维相关红外光谱(2D-IR) ) 对蚕豆、 玉米、 葱和蒜正常叶、 锈病叶病斑处及病斑附近绿色部位进行了研究。 结果显示, 正常叶、 病斑附近绿色部位及锈病叶病斑处的光谱吸收峰强度和形状存在微小差异。 原始光谱中正常叶、 病斑附近绿色部位及锈病叶病斑处的几个吸收强度比存在差异, 蚕豆的正常叶、 病斑附近绿色部位及锈病叶病斑处的吸收强度比A1 410/A1 646分别为0.698, 0.624和0.616, A2 926/A1 646相应比值分别为0.665, 0.638和0.552; 玉米的相应比值A1 649/A1 055分别为0.813, 0.696, 0.691, A1 382/A1 055相应比值分别为0.552, 0.478和0.465, A2 926/A1 055相应比值分别为0.574, 0.467和0.469; 葱的相应比值A1 382/A1 061分别为0.843, 0.821和0.704, A2 923/A1 061相应比值分别为0.707, 0.680和0.489; 以上锈病叶病斑处及病斑附近绿色部位的几个峰强比均比正常叶小。 二阶导数红外光谱在1 800～800 cm-1范围内, 正常叶、 病斑附近绿色部位及锈病叶病斑处的吸收峰的形状及强度显示明显差异。 二维相关红外光谱显示, 正常叶、 锈病叶病斑处及病斑附近绿色部位在860～1 690 cm-1范围内自动峰和交叉峰的位置、 数目及强度存在显著差异。 蚕豆正常叶出现4个强自动峰, 2组强的正交叉峰; 病斑附近绿色部位出现5个强自动峰, 4组强正交叉峰; 锈病叶病斑处出现2个最强自动峰和5个中强自动峰, 5组强正交叉峰; 蚕豆锈病叶病斑处自动峰强度最强, 而正常叶的各个自动峰的强度最低。 玉米正常叶出现9个强自动峰, 12组强的正交叉峰; 病斑附近绿色部位出现11个强自动峰, 3组最强的正交叉峰和11组中强正交叉峰; 锈病叶病斑处出现6个强自动峰, 3组强正交叉峰; 蒜正常叶出现9个强自动峰, 8组强的正交叉峰; 病斑附近绿色部位出现2个最强自动峰和9个次强自动峰, 10组强正交叉峰; 锈病叶病斑处出现6个强自动峰, 1组强正交叉峰; 玉米和蒜病斑附近绿色部位的各个自动峰的强度最强, 而锈病叶病斑处自动峰和交叉峰强度最弱。 葱正常叶出现9个强自动峰, 5组强的正交叉峰; 病斑附近绿色部位出现8个强自动峰, 3组强正交叉峰; 锈病叶病斑处出现3个强自动峰, 无正交叉峰出现。 葱正常叶的各个自动峰的强度最强, 而锈病叶病斑处自动峰强度最弱。 结果表明, 利用傅里叶变换红外光谱结合二阶导数红外光谱及二维相关红外光谱能简单、 快速地鉴别研究农作物锈病叶, 有望为农作物病害提供一种光谱检测方法。

老化种子的鉴定对农业生产和粮食安全具有重要意义。利用红外光谱三级鉴别法(傅里叶变换红外光谱技术、二阶导数红外光谱技术和二维相关红外光谱技术相结合)对不同储藏年份的豆类种子进行区分。结果显示:3种豆类种子的傅里叶变换红外光谱图总体相似,且主要由蛋白质和碳水化合物的吸收峰组成;不同储藏年份的豆类种子的原始红外光谱仅在1800~700 cm ^-1范围内有微小差异,几个吸收强度比随储藏年份增加呈现下降趋势;方差分析显示不同储藏年份的种子的吸光度比有显著差异;不同储藏年份的种子的二阶导数红外光谱(在1800~700 cm ^-1范围内)的吸收峰形状和强度存在差异;在二维相关红外光谱中,不同储藏年份的蚕豆和红豆种子(在860~1690 cm ^-1范围内)及大豆种子(在1350~1800 cm ^-1范围内)的自动峰和交叉峰出现的位置、数目及强度存在显著差异,其中数目随储藏年份增加而减少,强度随储藏年份增加而减弱。偏最小二乘法分析能对不同储藏年份的种子进行快速分类。3种豆类种子在老化过程中都表现出明显的光谱差异,表明红外光谱三级鉴别法可以快速区分不同储藏年份的豆类种子,有望发展成为简单、快速鉴别种子老化的光谱方法。

运用傅里叶变换红外(Fourier Transform Infrared,FT-IR)光谱结合二阶导数红外(Second-order Derivative Infrared,SD-IR)光谱、曲线拟合及二维相关红外(Two-Dimensional Correlation Infrared,2D-IR)光谱来区分松茸和姬松茸。结果显示: 松茸和姬松茸的FT-IR光谱的总体特征基本相同; 松茸与姬松茸SD-IR光谱在1650~750 cm-1范围内吸收峰强度、位置、形状出现差异; 曲线拟合结果显示松茸和姬松茸在1186~1000 cm-1范围内子峰面积比例不同; 2D-IR光谱在1666~1388 cm-1和1120~918 cm-1范围松茸和姬松茸的自动峰的数目和强度都有差别。实验结果表明,FTIR光谱结合2D-IR光谱、曲线拟合和SD-IR光谱能简单、快速、无损的区分松茸和姬松茸。

种粮老化影响种子活力及粮食品质。 利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR), 二阶导数红外光谱(SD-IR)和二维相关红外光谱(2D-IR)方法对不同储藏年份的大麦, 小麦, 稻谷, 玉米和高粱种子进行区分研究。 结果显示, 原始光谱中几个峰强比有差异; 在二阶导数红外光谱中, 不同储藏年份种子在1 800～800 cm-1范围内的吸收峰强度和形状显示出差异。 二维相关红外光谱结果显示: 大麦在1 350～1 800 cm-1, 小麦, 稻谷, 玉米和高粱在860～1 690 cm-1范围内有明显差异, 随储藏年份增加, 自动峰和交叉峰的数目减少, 强度减弱。 结果表明, 应用傅里叶变换红外光谱结合二维相关红外光谱能有效快速地区分不同储藏年份的谷类种子。

采用傅里叶变换红外光谱结合相关性分析、 二阶导数谱和二维相关谱对13种常见野生蘑菇进行鉴别研究。 结果显示13种野生蘑菇的红外光谱光谱特征相似, 主要由蛋白质、 多糖的吸收组成, 13种样品的相关系数最小为0.779, 最大值为0.960。 在1 700~1 400和1 400~800 cm-1范围的二阶导数光谱中, 各样品吸收峰的强度、 位置和形状均有明显差异。 二维相关红外光谱在1 380~1 680 cm-1范围的强自动峰整体相近, 但自动峰和交叉峰位置、 形状存在差异; 在920~1 230 cm-1的范围, 各样品的自动峰和交叉峰的数量、 强度和位置差异明显。 结果表明傅里叶变换红外光谱结合相关性分析、 二阶导数谱和二维相关谱有望发展为区分不同种类蘑菇的快速方法。

中药是复杂的化学体系, 建立快速、有效的分析方法有助于中药水煎液的实时质量控制。 葛根在处方中常用有三种, 分别为粉葛、野葛和煨葛（葛根炮制品）, 且传统应用中多采用水煎煮的方式, 因此, 采用傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）, 二阶导数光谱（SD-IR）, 结合二维相关红外光谱（2D-IR）对三种葛根水煎液进行快速分析。 结果表明, 通过FTIR和SD-IR光谱能够将粉葛水煎液明显区别于野葛和煨葛水煎液。 经过2D-IR分析, 发现野葛经过煨制后水煎液化学成分发生了变化, 二者在主要的自动峰和交叉峰的位置和强度方面存在较大差异, 在1 800~1 300 cm-1范围内, 野葛水煎液中最强的自动峰为1 556 cm-1, 次强峰为1 561 cm-1, 而在煨葛水煎液中最强自动峰为1 563 cm-1, 次强为1 572 cm-1, 再次为1 556 cm-1。 另外, 在野葛水煎液中出现了明显的1 536和1 634 cm-1自动峰, 二者的强度相当。 野葛及煨葛水煎液的2D-IR光谱中, 出现的自动峰1 448和1 518 cm-1的相对强度有较大的差异。 在野葛水煎液的2D-IR光谱中, 交叉峰（1 518, 1 561）和（1 518, 1 563） cm-1强于煨葛水煎液中相应峰。 凭借2D-IR自动峰和交叉峰可以较直观地鉴别野葛和煨葛水煎液, 并揭示二者相应各官能团的变化规律, 能够为葛根在临床处方应用过程中, 水煎液的快速质量控制提供依据。 利用FTIR, SD-IR结合2D-IR的整体性和宏观指纹性, 可以为中药等复杂体系的逐级鉴别提供快速、准确的方法和手段。

红外光谱因具有快速、 无损的优点, 特别适合于不同中药的鉴别研究。 基于红外光谱和聚类分析法对两类党参(共49个样本)进行鉴别。 结果表明: 在一维红外光谱中, 两者红外光谱图非常相似, 仅在1 738和935 cm-1处有细微的差异, 说明两者化学组分基本一致。在二阶导数红外光谱中, 显示了更多的红外指纹特征, 特别是1 747, 1 515, 1 468, 1 368, 1 264, 1 163, 1 147, 1 108和936 cm-1等峰的指纹特征更加明显。 进一步采用高分辨率的二维相关红外光谱对两类党参(纹党参和白条党参)进行鉴别, 在1 510~1 170 cm-1范围内, 纹党参的自动峰和交叉峰形成明显的3×3矩阵, 在1 459, 1 298和1209 cm-1处有三个强自动峰, 其中1 209 cm-1的自动峰强度最大; 而白条党参仅在1 450 cm-1处有1个强自动峰, 其余1 340, 1 260, 1 209 cm-1等3个自动峰都极弱。 此外, 还采用K-means聚类分析技术对两类党参共49个样本进行快速分类研究, 结果令人满意。 因此, 红外三级鉴定法结合K-means聚类分析技术在相似药物的鉴别中能起到重要的作用, 且有利于确保药物临床治疗安全有效。