渐入佳境近红外光谱新技术/应用进展_专题报道

前言

　　近年来，近红外光谱技术在我国得到了迅猛的发展，相关的新产品新技术层出不穷。为了多方位展现我国在近红外光谱领域的最新成果，仪器信息网和近红外光谱分会计划合作制作《近红外光谱新技术/应用进展》网络专题，同时也以此献礼近红外分会成立10周年，并寄语2021年国际近红外大会。

忆十年硕果再启新征程

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　　时光飞逝，岁月如梭。转眼间CCNIRS与大家一同走过了十年（2009年6月6日近红外光谱专业委员会(China Council of Near Infrared Spectroscopy，CCNIRS)宣告成立! ）。大家目睹了CCNIRS从青涩走向成熟，CCNIRS也见证了每一位成员取得的进展与成就。感谢每一位CCNIRS成员的默默付出，因为有了大家积极的参与和奉献，才使得CCNIRS之花悄然绽放，香味渐浓。CCNIRS不属于任何一个人，它是属于每一位成员的记忆。

　　——中国仪器仪表学会近红外光谱分会副理事长兼秘书长褚小立

行业观点

我国近红外光谱发展态势深度解析——访北京化工大学袁洪福教授

“一个学科发展趋势通常呈S型，我个人认为中国近红外学科的发展处在急剧上升的阶段。” 袁洪福介绍说，中国的近红外走过了一个从了解、质疑，到认可的过程，经过长时间的努力，不断磨合，现在近红外光谱技术已经逐渐被各领域用户接受、认可，并得到了很好的应用，为用户创造了客观的经济价值。据介绍，我国目前大型饲料企业购置近红外光谱仪100台以上的有2家，购置5-10台的有50多家。

国产近红外光谱发展的几个关键问题——访南开大学邵学广教授

在化学计量学方法方面，虽然近红外光谱的建模及信号处理方法已经比较成熟，但是在变量选择、模型转移方面还有很多事情要做；在仪器方面，最近出现了很多基于新原理的仪器，特别是小型、专用仪器这几年发展比较好，但是国内在这方面的发展还相对落后一些，今后还要继续努力；在基础研究方面，这几年业内主要在解决近红外光谱检测灵敏度、新方法开发等问题。

解析近红外光谱应用的制约因素——访山东大学臧恒昌教授

与很多人的观点不同，臧恒昌对目前近红外光谱的应用态势有自己的看法，他说，“很多报道称近红外光谱技术已经在很多领域或行业得到广泛的应用，但是我了解的情况是近红外光谱的普及程度还很低，仅仅是有些企业采用了或者试用了。可以说，近红外光谱仪在生产过程中的应用还处于初级阶段。”

国产近红外光谱仪的当务之急——访华东交通大学刘燕德教授

　对于国产近红外光谱仪的研发，刘燕德谈了自己的看法，她说，目前中国的制造水平还不是特别高，如何解决重复性、稳定性和准确性是国产仪器走向实用性的关键；另外，当前国产仪器在核心光电部件方面做得还不是特别好，仪器的核心技术不少还依赖于进口，如何实现自主知识产权核心部件的研发和突破是国产近红外光谱仪要解决的当务之急。

在线近红外技术发展解析——访珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司应用与研发经理/在线产品经理倪勇

在线近红外仪器的技术最近两三年内发展很快，低端的技术主要以滤光片型为主，但检测成分单一。近些年一些特别先进的技术已经被引入到在线应用上，比如固定光栅二极管阵列技术、渐变滤光片型技术，这些都很适合于生产线安装。傅里叶变换技术因为是一个老牌的、传统的、先进的近红外分光技术，现在在线领域应用也较广泛，并且很多新的应用特点，逐步发展的更全面。

国产近红外技术应用现状解析——采访北京吉天仪器有限公司产品经理李德勇

近红外技术在粮油质检系统的应用已经非常广泛，无论国家级的粮食科学研究院还是政府各县级单位，都有配备近红外设备。当然，近红外设备为广大一线的粮油加工厂也创造了很多效益。从整体需求来说，近红外设备这几年一直处于稳步增长的趋势。

产业综述

近红外光谱的柔性生命力——Norris导数滤波浅说

Norris导数滤波(NDF)包含导数阶数、平滑点数和差分间隔三个可变参数，是多模式的算法群。功能各异的参数融合，可提升近红外光谱的柔性生命力，满足多样性光谱预处理的个性化需求。本文以近红外玉米粗蛋白分析为例，分享对Norris导数滤波的理解。

我国工业在线近红外光谱技术发展的关键问题分析

整体上看，我国近红外光谱技术的发展和应用，包括仪器研发、算法研究、应用开发等，较欧美及日本等西方国家相比并不落后。虽然某些方面还差强人意，但也有一些研究取得了令人惊喜的成果，也成功地拓展了一些我国特有的应用领域。但与此形成鲜明对比的是，在在线NIR领域我们却明显落后于西方国家，我国在线NIR技术的应用远未到达其应有的程度和水平，尤其是在工业生产领域，与中国目前引领世界经济发展的地位非常不相称。

近红外光谱技术在石油化工领域的应用

经过几十年的发展，结合现代化学计量学方法的近红外光谱技术，已经成为工农业生产过程质量监控领域中不可或缺的分析手段之一，在农产品、食品、医药、石化等领域均得到了广泛应用。

MLR建模意义的困惑与新解

近红外光谱分析技术起源于实践，理论相对滞后，有待进一步完善；能解决实际问题、不能清楚解释的案例司空见惯，这也许是近红外光谱分析技术不同于其他技术的特殊所在。

近红外技术在烟草行业中的应用进展

近红外光谱分析技术在烟草行业的应用在国外起步较早，最早可追溯到1961年Crowell等人应用NIR技术测试了湿焦油中的水分。国内近红外分析技术应用于烟草始于1995年，王文珍等采用近红外光谱技术测定了烟草中的总氮含量。之后近红外光谱技术在国内烟草行业进入了高速发展时期。

从两句话浅述分子光谱技术的应用进展

本人从事的与分子光谱相关的科研和应用工作，也大都是以节约分析时间、提高分析效率、获得经济效益为主要目的。近一段时间，通过一些学术文献和新闻报道的研读和思考，对这两句话有了一些感悟，尤其对空间拓展的认识，有了一定的提高。

果蔬近红外检测技术中的点点滴滴

本文题目之所以叫“果蔬近红外检测技术中的点点滴滴”，就是因为近红外技术的大理论、大思维、大方法诸位早已熟知，一些没有覆盖着的小理论、小思维、小方法也很重要，有待大家共同挖掘，以期弥补不足;另外一个含义是所有内容都与近红外相关，但相互间关系不大，甚至无关，敬请谅解。

近红外水光谱组学：一种新的分析手段

近红外水光谱组学为近红外光谱在生物和生命体系分析中应用开辟了新的领域，温控近红外光谱技术为近红外光谱的应用提供了新的思路，化学计量学为近红外光谱技术在实际复杂体系分析中的应用提供了技术手段。随着研究工作的不断深入，越来越多的水的近红外光谱特征将得到深度挖掘，成为探索和理解水在化学和生物过程中作用与功能的重要信息来源。

近红外引领果蔬分选技术实现飞跃

以前我不论是指导学生科研还是学会报告话题都比较大，宏观且泛泛。论述宏观有利于扩宽人们的视野，开阔思路，但不能解决具体问题。今天着重讲些细节，有些属于经验之谈，直击要点，但略显有点理论支撑不足。我认为两者均不可或缺，只是每个人的发展阶段不同从而导致的需求不同而已。

厂商视角

案例分享：近红外光谱给工业用户带来的利益和挑战——记瑞士万通近红外产品在工业领域的推广历程

由于近红外仪器大多数是用在实验室和生产车间，对于使用人员的稳定和素质都有一定的要求。客户使用近红外的初期，在建模经验、模型更新与评估上没有丰富的经验，需要厂家陪伴客户走好第一段路。

国产傅立叶变换近红外光谱仪如何做大做强

国产傅立叶变换近红外光谱仪器要想做大做强，在硬件提升的同时，必须从基础做起，通过积累逐渐建立起自己的大数据库，在为用户服务的同时也可以获得利润，形成良性循环。

红外/近红外光谱分析技术在乳粉生产中的应用

随着我国乳品行业的发展，红外/近红外光谱分析技术必将逐步取代目前在国内占主流的传统化学分析方法，在乳制品及其相关行业发挥越来越大的作用。

国产近红外与进口产品的差距更多在品牌和应用环境

国产仪器与进口仪器相比差的不是仪器本身，更多的是品牌和应用环境。正视差距，踏踏实实做仪器，勤勤恳恳做服务，近红外行业会有让中国人自信的品牌出来。

从聚光近红外产品看国产近红外在粮油行业的应用进展

当前，近红外仪器多种技术路线并存、百家争鸣、百花齐放。从做好分析仪器的角度出发，更好稳定性、更高一致性的近红外仪器是我们仪器研制从业者孜孜不倦的追求。

怀念

2019年7月17日，被誉为“近红外光谱技术之父”(Father of NIR Technology)的Dr. Karl H. Norris去世，享年98岁。

国际知名光谱学家日本Ozaki教授在邮件中说：“We share the deep sadness for Dr. Karl Norris. I think his contribution truly corresponds to Nobel Prize. Although we lost the great scientist, we have to keep his great spirit not only in NIR spectroscopy but also in science and engineering. His contribution is much wider than NIR spectroscopy. ”Ozaki教授评价Dr. Karl Norris的贡献可以与获得诺贝尔奖的科学家媲美。

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解决方案

FT-NIR在线监测中药提取及浓缩过程

中药是中华民族的瑰宝。我国幅员辽阔，中药材资源极为丰富，但当前针对中药生产过程的质量控制却尚存许多难题。从技术上，国内大多数中药生产还停留在简单的提取工艺技术水平，对过程的质量控制较为粗放且较多依赖操作人员的主观经验，仅有少数厂家实现了过程机械化和自动化控制改造。但是，这些自动化控制也仍停留在过程温度、压力、时间等常规参数的简单控制，尚难以对原料药材的药效组分含量变化等进行有效监控。

白酒是中国传统酒类品种，白酒经过酒醅发酵、蒸馏、陈化、勾兑而成，基酒是白酒勾兑的原料，通过品鉴和仪器分析得到的指标用于指导成品酒勾兑生产。基酒和成品的酒精度、总酯、总酸和己酸乙酯是白酒企业质量控制工作中参考的的重要指标，传统实验室方法分析白酒酒精度常用密度计法进行测量，总酯和总酸常用滴定法进行测量，而己酸乙酯等指标常用气相色谱法进行分析。气相色谱在白酒企业是一种常规、普遍使用的仪器，但是采用毛细管气相色谱法分析一个样品的时间一般不会少于40分钟，尤其是总酯和己酸乙酯的气相色谱法更是非常费时、费力。因此，白酒企业也在寻求近红外光谱法等能快速准确分析白酒多品质指标的方法。

近红外快速分析酱油半成品中常规理化指标

通过近红外采集一定数量的酱油中间品酱油半成品光谱图，关联通过国标方法检测出的酱油半成品中总酸、氨基酸态氮和盐分含量，结合化学计量学中的相关算法，建立总酸、氨基酸态氮和盐分含量的近红外模型。相关系数分别为0.9848、0.9997、0.9912，线性非常好，预测值与模型计算值偏差较小。可以利用近红外快速检测出酱油半成品中总酸、氨基酸态氮和盐分含量，极大提高常规理化指标的分析速度，减少人为误差，并能及时反馈生产，提高生产效率！

近红外在纺织品定量分析中的应用

本文举例了使用近红外对混纺织品中棉氨的快速分析方法进行可行性研究。使用传统分析方法对纤维成分定量测定程序烦杂、效率低、成本高，检测结果有时认为误差较大。通过对近红外光谱图进行化学计量学偏最小二乘回归，并结合相关一阶导数或二阶倒数及Norris平滑虑噪的光谱预处理方法，在一分钟就可以得出混纺织品中各种组分含量结果。各组分模型建立后的化学实测值和近红外光谱预测值的相关系数r均在0.90以上，各组分模型的相关性很好，各项成分的校正均方差（RMSEC）均较小；模型预测结果误差符合国家标准《纺织品纤维含量的标识》要求。

赛默飞：FT-NIR在线监控聚酯多元醇聚合过程

赛默飞：近红外在枸杞产地检验中的应用

赛默飞：近红外光谱技术应用于煤炭热值、灰分、挥发分和固定碳定量分析

赛默飞：应用近红外快速测定水相溶液中无机酸含量

赛默飞：近红外快速定量测定茶叶中常规理化成分

SupNIR-1520 纺织品成分快速测定

SupNIR-1520TM纺织品纤维成分快速分析仪采用近红外光谱分析技术进行纺织品成分含量检测，可解决现有方法检测周期长，检测成本高，破坏样品等问题。该仪器简化检验过程，分析准确度高，可用于现场和实验室纺织品成分快速检测。

近红外光谱仪在谷物粮油行业解决方案

Infratec谷物分析仪已被世界各地的谷物收购商作为确定按质论价的正式检测系统，并且在大多数谷物生产国获得了针对交易的检测许可。

近红外技术在水果分选领域的应用

鉴于近红外技术在水果分选领域广泛的应用前景，为了更好的利用近红外技术造福更多行业用户，迅杰光远在经过长期研发以及反复验证之后，将于近期推出一款基于近红外分析技术而设计的近红外光谱水果内部品质自动检测系统及产品（IAS-F100近红外水果内含物分析仪），该设备能够快速地用于水果内部品质的无损检测和快速分选，产品也将在一定程度上填补国产自主近红外设备在水果分选领域的缺口。

近红外技术在白酒酿造领域的应用

目前用于白酒行业生产进行检测的单机产品以及在线检测产品已经不再是停留在理论阶段的样品，实际产品已经相对成熟，仅迅杰光远公司，目前就已经与中国食品发酵工业研究院共同推出了近红外高粱分析仪，近红外酒醅分析仪，以及在线式近红外分析仪等一系列服务于白酒酿造行业的产品与配套设施，并在市场上取得了良好的口碑。

珀金埃尔默推出新型近红外分析仪丰富食品检测解决方案

DA 6200进一步扩展了珀金埃尔默公司先进的食品检测解决方案，其全面的产品组合涵盖从植物遗传学、作物健康、营养成分检测，到食品掺假，以及农药、重金属和溶剂分析

纪念诺贝尔奖级科学家：近红外光谱技术之父Karl Norris

本文扼要综述了近红外光谱分析技术的发展里程，主要介绍了Dr. Karl H. Norris对近红外光谱分析技术做出的贡献，并汇总了与近红外光谱相关的诺贝尔奖获得者的贡献。很遗憾Dr. Karl H. Norris没有荣获诺贝尔奖，但这丝毫不影响Karl Norris的伟大，也不影响近红外光谱技术的伟大。世上诺贝尔奖可以缺席，但是却不能没有Karl Norris这位科学家，也不能没有近红外光谱这项分析技术。现代近红外光谱对分析技术和过程控制技术都产生了深远的影响。