刘燕茹 刘巧玲 王玲
包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司 内蒙古包头市014080
摘要：随着计算机技术的发展，近红外光谱技术也发生了重大改革，分析设备仪器的数字化及化学计量学的发展，都使近红外光谱技术进入了一个快速发展的新时期，近红外光在常规光纤中良好的传输特性使得近红外光谱技术在在线分析领域也得到了很好的应用发展。我国近红外光谱技术起步较晚，进入新时期后，在仪器研制、软件开发、基础研究应用等方面取得了一些成果，尤其在全球经济化的影响下，很多国外大型分析仪器生产商进入中国市场，促进了近红外光谱技术的快速发展。但目前我国国内专业研制近红外光谱技术分析仪器的企业并不多，使得国内市场发展缓慢。
关键词：近红外光谱；技术特点；化学分析；应用
作为一种间接分析的方式，近红外光谱分析方法是化学计量、光谱衡量学、基础测量学等多种技术的有机合成，其能够对样品进行高效、快速的定量或者定性分析。对比传统的分析技术，目前近红外光谱技术可以通过近红外光谱对样品进行简单测量，只需要花费短短的几秒至几分钟，就可以对几种乃至几十种的样品性质数据进行测量，而是测量所用的样品数量较小，不会对其造成破坏，而且没有污染性，具有绿色、环保、高效等优势。所以，在石油化工、医药、农业等等多个领域之中，近红外光谱分析技术具有广泛的应用。近红外光是一种介于可见光和中红外光之间的电磁波，近红外光谱则是指波长为780-2526nm范围内的光谱区，一般有机物都可以通过近红外光谱测定得出谱图稳定的光谱信号，在测量光谱技术发展下，近红外光谱技术已经成为分析有机样品的主要分析技术，并能够方便快捷的测量各形态样品。如今，近红外光谱技术在其快速、无损、便携特点下，已成为发展最快、最引人注目的现代分析技术，被广泛运用于化学分析中。
一、现代近红外光谱技术
最早使用近红外光谱技术开始于1939年，在随后的二十年内，由于基础仪器缺乏，应用的范围非常有限，直到二十世纪六十年代，美国研究人员提出NIR分析技术，也就是通过近红外区内的波长和物质含量之间吸收存在相应的关系，利用该技术对农副产品中的蛋白质、脂肪、水分等进行测定，成为实际意义上的应用这种技术。从二十世纪八十年代以来，随着计算机技术的不断提升，极大地促进了数字化分析仪器的程度，很好的发展了化学计量科学，再加上这种测量技术对相应的样品不造成损伤的优越性，让其广泛的应用于多个方面，尤其是二十世纪的最后十年，由于在光纤中近红外线的传输特性非常显著，因此在各个领域之中在线分析成功应用。
近红外光谱分析技术特点：其一，是具有较快的测试速度，让测试周期进一步缩短。由于一般情况下在一分钟内可以完成光谱的测量，甚至有的多通道仪器可以在一秒钟内完成这些情况，通过校正模型的建立，能够对样品的性质、组成等迅速的测定。其二，具有较高的分析效率，只需要进行一次光谱测量就可以把相应的校正模型予以建立，可以多一个样品的性质、组成等进行测定。其三，具有较低的分析成本。在分析过程中，近红外光谱事实上并不消耗样品，自身除了消耗一定的电能外并不需要消耗其他内容，对比常用的参考方式和相应的标准来讲，可以大幅度降低测试的费用。具有优越的测试重现性，由于光谱测量具有较强的稳定性，人为因素并不会对测试结果造成影响，比较相似参考和标准方法，这种测试方式的重现性效果更好。其四，一般情况下并不需要预处理测量的样品，这种测量方式更为方便，可以借助相应的测试设备对固态、液态、半固态等不同状态的样品进行直接测量。其五，分析能够实时在线进行，因为在光纤之中近红外光谱的传输性能非常优越，在光纤的作用下可以实现远距离的对样品进行采集，以光谱信号的形式把测量的结果向仪器传输，通过校正后的计算模型可以把测试样品的性质、组成等结果予以显示。
二、近红外光谱技术在化学分析中的应用
1、近红外光谱技术在医药领域的应用。随着近红外光谱光纤技术的发展，配合化学计量学的有效方法， 近红外光谱技术已经渗透到制药工业的多个领域。近年来，近红外 光谱技术被引入中药领域，在中药药材真伪辨别、产地分析、中成 药成分测定方面取得了一些进展。近红外光谱分析技术因其无损性 不仅保证了药物的质量，还在一定程度上提高了药物生产过程中质 量控制的自动化程度，推动了医药产业发展。
2、近红外光谱技术在食品农业科学中的应用。近红外光谱技术最早应用于农产品分析，主要是对谷物、油料、 经济作物、豆类和块根类农作物的水分、蛋白质、脂肪、氨基酸、 淀粉、果糖、纤维素、可溶性氮等含量测定。目前已经由农业产品 分析拓展到食品质量测定上，主要是食品工业和粮油加工中水分子 结合态的解析、淀粉的检测和水果内部品质的测定方面，比如非破 坏性水果蔬菜质量检测、牛奶品质分析、大米直链淀粉含量的检测 等等。目前肉类品质检测的首选方法就是近红外光谱技术，在线检 测牛肉或猪肉中脂肪、水和蛋白质的含量，方便快速又准确。
3、近红外光谱分析技术在饲料中的应用。由于近红外光谱分析技术独特的优势，伴随着仪器的制造水平 的提升、光谱化学计量学软件的开发及各种测定样品附件的研制均 已达到较高的水平，自20 世纪80 年代中后期以来，NIRS 在饲料 中的应用已相当成熟，是农业经济快速发展的新亮点。[1]开始了利用 NIRS 测定谷 物中的常规营养成分含量的研究，同时也进行了将近红外光谱技术 应用于其他农产品组分和质量的研究。随着近红外光谱分析技术的 熟练应用，NIRS 对大豆中氮的含量 进行了检测。研究表明，利用 NIRS 测定鱼粉中 油脂和蛋白质含量是可行的，对饲料中的能量之王玉米的三种成分进行测定，其结果为：DM(RV2=0.95，SEP=1.2%)， CP(RV2=0.88，SEP=0.3%)，ST(RV2=0.79，SEP=1.0%)。目前NIRS 技 术不局限于样品常规成分的分析，同时也能分析样品中的微量组分含量，如氨基酸、维生素、毒素等物质含量，还可以进行饲料有效能或消化率的测定等。有研究表明，近红外预测棉籽粕真可利用氨基酸含量的定标结果是可行的，可按真可利用氨基酸进行饲料配方，达到准确适时高效利用饲料资源的目的。
4、近红外光谱技术在石油化工中的应用。近红外光谱技术以其独特的优势在石油化工领域被充分应用， 囊括了从生产过程质量控制到石化产品质量检测等石油加工的各个环节。在汽油分析上，近红外光谱技术主要体现在快速测定汽油族 组成、测定汽油辛烷值、测定汽油物性参数、在汽油调和中的运用等方面；在柴油分析上，主要体现在对柴油组成和柴油氧化安定性 的测定上；润滑油分析上，则是对润滑油基础油的化学族组成、基础油粘度指数测定等方面。总的来说，近红外光谱技术已被石化企业广泛应用在石油性质、品质分析，以及在线分析监控炼油工业、汽油调和及石油大分子含量测定上，被各种重要炼油装置如原油蒸 馏、催化裂化和蒸汽裂解等普遍采用。
随着近红外光谱技术的不断发展进步。尤其是随着仪器和光谱处理化学计量学软件的国产化及各类模型的开发，近红外光谱作为～种绿色、快速、高效、适合在线的分析技术将会在更多的领域得到开发和应用，并将逐渐代替传统的化学分析方法，有望为人类带来巨大的经济效益。
参考文献：
[1] 李尚科,杜国荣,蒋立文.基于近红外光谱技术和优化预处理方法的豆浆粉无损鉴别研究[J].食品研究与开发, 2020,41（17）:10.
[2] 管丽媛,李辛,王国和.基于近红外光谱技术的亚麻纤维化学成分含量快速测定[J].分析测试学报,2020,39（06）09.
[3] 申钦鹏，杨光宇，刘志华 . 近红外光谱定量分析技术在烟草和烟气化学成分分析中的研究进展 [J]. 广东农业科学，2018，04：77-85.