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高效近红外光谱分析技术与展望

高效近红外光谱分析技术与展望

袁洪福1,褚小立1,杜泽涵2

1石油化工科学研究院

2军事医学科学院

1.引言

当前我国已经提出从资源消耗和医药的主要成分，水分，结晶，粉末粒径，乙醇，

氨基酸，糖分，原料品质，杂质，硬度，分解度的测定以及合成反应，混合过程

和塑胶包装的监视•纺织品与人造纤维的水分，含棉及聚酯的比例，共聚物成分，

添加剂和染料的测定；造纸的水分，酸值,皂化值和纸品添加剂的测定；还有化学

品，天然气,化妆品和油墨的成分及性质的测定•

在生物医学，如血液的血红素携氧量，血糖,尿素,三酸甘油酯，脂肪酸,胆固醇和蛋

白的测定；发酵反应中乙醇，葡萄糖,乳糖,氨基酸,生物质,细胞密度，固含量，甘

油，氨等的测定；还有在细胞病理，微生物与病毒和临床医学方面的应用•在商业

上,近红外光谱用于大批量货物交易过程中可产生巨大利润，比如全世界

每年海上原油贸易量巨大，原油的质量直接与价格相关，采用传统原油评价方法评

价一个原油需要近1月时间提供上千详细数据，显然不能满足海上即时贸易要求,仅

根据密度等几个指标很难准确判断原油的质量•采用近红外光谱技术可在几分钟内提

供详细的原油评价数据，因此,对原油贸易具有重大商业价值；在农产品贸易中也存

在着同样的情况，使用在线近红外光谱直接检测粮食交易站内传送带上谷物质量，

确实做到按质论价.

，（

特别指出食品环境安全如蔬菜,水果,粮食等）已经成为我国社会越来越关注的

问题,近红外分析技术可以在进料，加工过程和产品的质量检验与控制，以及流通领

域中打假等方面能够发挥其他分析技术难以发挥的作用.

总之，各行各业对近红外分析技术潜在着巨大市场需求，该技术大发展不仅明显地

促进我国生产技术水平的提高，而且形成一个前景光明的分析仪器制造产业，预计

随着技术和市场的不断完善,5年后国内近红外光谱分析技术的年产值将高达数亿元,

而由近红外分析应用给工农业生产带来的间接经济效益更是非常可观的.

2.国内外技术现状与分析

国际上发达国家十分重视该技术研制与开发及其应用，开发出很多种产品，并广

泛用于各个领域,取得了可观的经济和社会效益.国际上，自上世纪90年代初,在线近

红外光谱在炼油和化工过程中的应用发展得很快，广泛用于油品调合，原油

蒸馏，催化裂化，催化重整,润滑油，乙烯裂解，加氢裂化和石油化工等主要工艺.

根据近红外光谱实时提供的原料，各馏出口产物及中间产物性质，即时调整和优化

操作条件，实现对于生产装置的控制和优化.在农业上广泛用于农产品的质量检验和

种植管理；在畜牧领域广泛用于饲料和动物喂养管理；在临床中广泛用于血液和人

体代谢的分析与疾病诊断等.总之，该技术已经进入成熟发展期.

国际上许多著名光谱仪器厂家都生产近红外光谱仪器，还有些仪器厂家和专业软

件公司提供化学计量学专用软件产品.目前光谱仪器，按照分光原理分为固定波长滤

光片型，光栅扫描型，傅立叶变换型，固体阵列检测型和声光过滤型.根据用途又

分为便携式，实验室台式，和在线分析仪.根据美国’国际战略方向公司’2004年6月

出版的’全球评估报告（第8版）的统计和预期，国外近红外光谱仪产品的销售情

况如表1所示,其应用领域如表2所示,地域分布列于表3,商家的销售份

额则见表4.

（）

表1近红外光谱产品销售额美元

2003200420052008

百万百分率百万百分率百万百分率百万百分率新仪器

Dispersive7240754079409440FT-NIR4726502754276628FixedFilter25

13241325122511另配件1810191020102410服务20112111221125

11总计182100189100200100234100表2近红外光谱仪的应用