理论教育 近红外光谱技术的发展和应用趋势

近红外光谱技术的发展和应用趋势

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:第五个阶段是20世纪90年代以后,近红外光谱分析技术进入一个快速发展时期,在工业领域的应用全面展开。同时计算机硬软件技术突飞猛进,数字化的光谱仪器与化学计量学方法相结合,形成了现代近红外光谱分析技术,有关近红外光谱的研究及应用文献呈几何级增长。

近红外光谱技术的发展和应用趋势

到目前为止,近红外光谱分析技术研究大体上经历了五个发展阶段:

第一个阶段是从1800年发现近红外光之后的一个半世纪,由于受当时的技术水平和实验条件限制,无法将近红外光谱信息充分提取出来,不能进行深一步的研究,使近红外光谱技术沉睡了近150年的时间。

第二个阶段是20世纪50年代,随着近红外光谱技术和仪器的发展,Karl Norris率先将近红外光谱技术应用于农副产品分析,开启了近红外光谱技术在农副产品应用的时代。

第三个阶段是20世纪60年代中后期,随着红外光谱技术的发展,加上当时近红外光谱分析无法突破灵敏度低、抗干扰性差的弱点,自此近红外光谱分析技术又进入徘徊不前的状态,被人们称之为光谱技术中的沉睡者。

第四个阶段是进入20世纪80年代后期,随着计算机技术的发展,加上中红外光谱技术积累的经验以及化学计量学方法的应用,解决了近红外光谱谱峰重叠、提取光谱信息困难及背景干扰等问题,使近红外光谱分析技术在各个领域得到了迅速推广,成为一门独立的分析技术。

第五个阶段是20世纪90年代以后,近红外光谱分析技术进入一个快速发展时期,在工业领域的应用全面展开。同时计算机硬软件技术突飞猛进,数字化的光谱仪器与化学计量学方法相结合,形成了现代近红外光谱分析技术,有关近红外光谱的研究及应用文献呈几何级增长。

与国外的研究相比,由于缺乏先进的光学系统、优良的电子线路、精密的机械结构和高质量的数据处理技术,我国对近红外光谱技术的研究从20世纪90年代中后期才逐步开始。近几年随着人们关注度的不断提高,已经在基础研究、仪器和软件开发等方面取得了巨大进步。

近红外光谱分析作为一种快速、高效、无损的检测技术,可以对气、液、固等各种样品进行定量或定性分析。目前,近红外光谱分析方法已经在农业食品工业石油化工、制药、医学等领域广泛应用。

1.农产品中的应用

近红外光谱技术可测定谷物中的水分、蛋白质、淀粉、油脂、糖分、脂肪及食用纤维、矿物质含量等;水果蔬菜中的水分、甜度、酸度、成熟度、农药残留分析;饲料中纤维、蛋白质、木质数、活体和离体消化度、灰分及消化摄入量等;此外还在烟草作物和木材等产品中应用。(www.daowen.com)

2.食品工业中的应用

鱼类肉类、奶制品食用油和液体饮料。测定包括水分、糖分、脂肪、蛋白质、氨基酸、纤维、灰分等营养成分含量。

3.石油化工行业的应用

汽油炼制中辛烷值、芳香烃含量、苯含量、乙醇、蒸馏值、挥发值、添加剂、黏度、闪点、相对密度等的测定;柴油润滑油的组成及性质分析;高分子合成及加工中单体纯度、残余单体量、聚合度、相对分子质量、交联度、密度等性质指标。

4.制药工业及临床医学的应用

工业中原料和活性组分的测定,固体药剂的湿度、含量均一性、颗粒大小分布、片剂膜衣厚度、结晶度及硬度的定量表征;临床医学中用于估测组织中氧合血红蛋白和无氧血红蛋白的含量、血液的体积、血液流速、组织耗氧量、血糖含量等,还可离体测定血浆和尿中蛋白质、葡萄糖胆固醇、甘油三酸酯及其他类脂化合物的含量。

5.其他应用

近红外光谱分析技术还广泛应用于纺织、造纸、地质学、生物化工、天体学及地理等领域。

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