近红外（NIR）谱区是人类认识最早的非可见光谱区，波长范围在750--2500nm之间，用波数表示时则在13330—4000cm-1之间。由于近红外的吸收谱带复杂，谱峰重叠，信号弱，在分析上难以应用，长期以来没有受到人们的重视。近十多年来，随着近红外仪器的改良，新的光谱理论和光度分析方法的建立，特别是计算机技术和化学计量学的广泛应用和迅速发展，使近红外光谱技术成为目前发展最快、最引人注目的分析技术，并以其简单快速、实时在线、无损伤无污染分析等特点，在复杂物质的分析上得到广泛应用。在包括制糖和制药的许多与化学分析和品质管理有关的行业中的应用前景极其广阔。
一、近红外光谱技术的发展历史 织梦内容管理系统
近红外光谱技术的发展大体上可分为5个阶段。在发现近红外谱区后的150年中，其应用极为有限，被行内人士称为“被遗忘的谱区”。直到20世纪50年代，由于近红外仪器的进步和Norris等人所做的大量研究工作，近红外光谱分析技术首先在农产品品质快速分析中得到广泛应用。由于经典近红外光谱分析的灵敏度低、抗干扰性差，该项技术的研究和应用进入了一个沉默时期。 80年代以后，计算机技术的飞速发展，带动了仪器数字化和化学计量学（Chemometrics）学科的发展，也使以弱信号和多元信息处理为基本特征的近红外光谱分析获得了技术支持和依靠。90年代以后，近红外光谱技术步入快速发展时期。计算机技术、数字化仪器和化学计量学方法的有机结合，形成了现代近红外光谱技术。化学计量学方法和分析软件成为现代近红外光谱技术的重要组成部分。在欧美等发达国家中近红外光谱分析仪已成为品管实验中必备的仪器。
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二、近红外光谱技术的特点 copyright dedecms
与传统化学分析方法相比，近红外光谱分析技术有鲜明的技术特点。 dedecms.com
1、分析速度快。扫描速度快，可在数十秒内获得一个样品的全光谱图，通过数学模型既可快速计算出样品的浓度。 dedecms.com
2、多种成分同时分析。一次全光谱扫描，可获得多种成分的光谱信息，通过建立不同的数学模型，就可定量分析样品的多种物质成分。 copyright dedecms
3、无污染分析。样品不需特别的预处理，不使用有毒有害试剂。根据样品的物质状态和透光能力采用透射或漫反射方式测定，可直接测定不经预处理的液态、固态或气态样品。 织梦好，好织梦
4、无损伤分析。测定过程不破坏或消耗样品，不影响外观、内在结构和性质。 本文来自织梦
5、实时分析和远距离测定。实时在线分析特别适合工业生产上应用。利用光导纤维技术远离主机取样，将光谱信号实时传送回主机，直接计算出样品成分的含量。
6、操作简单，分析成本低。除需要电能外，不需要任何耗材，大大地降低测试费用。操作上不需要专门技能和特别训练。
近红外光谱分析技术也有其固有的弱点。该项技术是一种间接的分析技术，它必须依赖常规的化学分析方法，测定出特定背景范围内多个标准样品成分的化学值，利用化学计量学方法建立数学模型，并通过数学模型计算待测样品的成分含量。数学模型预测的准确性与常规化学分析的准确性、建模样品的代表性、模型使用的合理性有很大关系。另外，近红外光谱分析的测试灵敏度较低，待测样品的成分含量一般不少于0.1%。
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三、近红外仪器类型和特点
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近红外光谱仪器已由传统的滤光片型、光栅色散型，发展到目前流行的主导产品傅立叶变换型。 本文来自织梦
滤光片型仪器是主要用于专用分析仪器。该类仪器的波长准确性差，测量准确性也就差，建立的数学模型不能转移。由于滤光片镀膜分子经常变化，引起内部波长漂移，所建立的分析数学模型要经常校正误差，使用很麻烦，应用局限性大，数学模型不能传递。该类仪器的价格也便宜。
光栅色散型仪器是70-80年代常用的仪器类型，其采用全息光栅分光、PbS或其他光敏元件作检测器，有较高的信噪比，但波长准确度仍较低，数学模型仍不能传递。仪器中可动部分可能磨损，影响光谱采集的可靠性，不适合在线分析。该类仪器的价格较滤光片型仪器贵。 copyright dedecms
傅立叶变换近红外光谱仪是90年代中期以后市场的主导产品，其较传统的滤光片型和光栅色散型近红外光谱仪有更为明显的优点，表现为波长准确度和分辨率更高、扫描速度更快、不受自然散光影响、检出限量高等；由于这些优点，用户在使用时不需要对仪器进行外部校准，数学模型在同类型仪器间转移和传递成为可能。另外，光导纤维探头和积分球采样系统等附件的应用，对不规则样品的分析测定就更加方便。样品的形态可以是固体、粉末状、颗粒状、液体，甚至气体。可远距离提取样品光谱信息，从而实现在线分析。这些技术的发展，大大拓宽了近红外光谱分析的应用范围。该类仪器价格较贵。
四、在制糖工业上的应用 本文来自织梦
国外制糖业应用近红外光谱技术的报道较多，主要是在糖品分析和原料蔗按质论价方面的应用。Meyer在1987年对近红外光谱法快速测定甘蔗蔗汁品质成分的适合性进行了试验，回归分析结果表明，近红外光谱法测定锤度、转光度和蔗糖的结果与折光仪、糖度计、气相色谱方法测定的结果有高度相关。澳大利亚Brotherton等人应用近红外光谱技术测定糖厂的原料蔗、原糖、蔗渣的品质成分，由偏小二乘法建立的数学模型对5个品质成分的分析有很好的效果，测定标准误差小于0.2。南非的Schaffler等人用近红外光谱方法测定混合蔗汁和糖蜜的蔗糖分、果糖、葡萄糖、锤度、转光度、灰分等项目，结果表明除灰分的预测效果差外，其他项目的准确度均可以接受的。 织梦内容管理系统
在国内近红外光谱技术在甘蔗品质分析上的应用研究不多，且起步较晚。黎庆涛等在白砂糖品质分析上作了初步的研究。曹干等利用傅立叶变换近红外光谱技术建立了甘蔗蔗汁品质定量分析数学模型，取得了很好的效果。蔗汁蔗糖分、转光度、锤度和还原糖4个主要品质指标数学模型的决定系数分别为99.80%、99.79%、99.91%和98.71%，测定标准差分别为0.143、0.155、0.0821和0.0755，表明测定结果有很高的准确性；分析速度快，扫描一个样品的全光谱仅需要20秒时间。湛江的个别糖厂在这方面也做了尝试，获得了较好的效果。 织梦内容管理系统
在原料蔗按质论价中的应用：近红外光谱分析技术的快速实时和很高的测定准确性，使其可以成为原料蔗品质分析的核心技术。现行的原料蔗收购体系是按重量和品种计价，是计划经济时代的产物。该体系无法公正、真实地反映和计量原料蔗的内在商品价值。原料蔗收购体系的不合理，衍生了一系列生产中长期难以解决的问题，例如蔗农重量轻质，早熟高糖优质品种和高产优质栽培技术难以推广应用、偏施氮肥，不注重病虫害防治等。无形中造成了科技资源、土地资源和物化资源的巨大浪费。 dedecms.com
从市场经济角度看，推行按质论价体系是势在必行，但传统的分析技术无法满足原料蔗收购对品质分析快速、准确的要求。必须提供一种快速、准确而成熟有效的品质分析技术来支持原料蔗收购方式的改变。现代近红外技术完全可以胜任这一角色。国外制糖业在这方面的应用十分成功。巴西已经将近红外光谱法作为原料蔗收购按质论价的官方方法，欧美等国在制糖业上的应用也很普遍。目前我国制糖业在按质论价方面的应用还不多，仅有1—2家糖厂作了有益的探索，取得了肯定的结果。由于对近红外技术的陌生，采用的近红外光谱仪的技术水平仅相当于国外70--80年代的技术水平。由此而建立的数学模型在稳定性和准确性上可能存在欠缺，数学模型不能传递，而且要经常修正，在使用上带来不便。建议采用傅立叶型的近红外光谱仪。该类型仪器代表90年代中期以后的技术水平，在测定准确性、模型稳定性和模型传递方面有其无法比拟的优势，多种附件可扩展更多的用途，而且在分析软件技术的支持上更强，仪器数字化程度更高。
在糖品化学管理中的应用：糖厂在生产过程中各种糖品成品、半成品、物料、副产品等都需要进行品质监控和过程控制，都需要大量的化学分析数据作为管理的基础。生产管理水平的高低与糖厂的经济效益密切相关的。糖厂日常化学分析项目繁杂，工作量大，常规化学分析存在耗时费力、程序繁琐等缺点，很难满足生产管理的需要。糖厂由于测定的样品数量少，数据缺乏代表性、以及分析数据滞后，更无法进行在线分析了。近红外光谱技术的应用为解决上述问题提供了一条有效的途径。
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用常规的化学分析方法进行原料蔗压榨汁的品质监控是很难达到目的。由于工作量的限制，按一般规程，常规分析方法每1—2小时采一次样，每天最多能分析几十个样。一个中型糖厂日榨甘蔗5000多吨，仅几十个数据是很难反映当日原料蔗的品质状况的。因此管理人员很难准确知道某个时段压榨汁的品质情况、有多少糖进入糖厂和应该有多少成品糖产出，也无法根据分析数据判断有何异常情况和应该采取何种措施。近红外技术的快速实时和在线分析的特点可以很好地解决这个问题。试验结果表明，扫描一个蔗汁样品仅需要20秒，就可同时得到蔗汁蔗糖分、转光度、锤度和还原糖分4个品质指标的分析数据。采样的间隔就可以缩短到数分钟采一次样。也可以应用光导纤维技术进行在线分析，实现连续采样。如果与微机管理系统相连，就可以很清楚地知道每个时段原料蔗汁的品质情况，从而根据分析数据采取相应的管理措施。 织梦内容管理系统
在蔗糖煮炼过程中，糖膏转光度和锤度的测定数据对提高糖品质量和产量有着重要意义。常规分析方法的工作量大，分析速度慢，常常会因分析数据滞后而影响煮炼效率。利用近红外光谱技术可快速准确测定出糖膏的转光度和锤度。对于糖膏这种粘稠状物质采用漫反射或透射测定方式同样获得很好的效果。配备光导纤维探头等附件就有可能实现糖膏煮炼中品质的过程控制或在线分析。如何根据煮糖的工艺需要，设定合适的测定方式，是一个实践性很强的问题，但有理由相信，应用近红外技术解决糖膏煮炼过程中的品质监控和在线分析的问题是完全可行的。
在酒精生产中的应用：酒精生产是制糖业的重要组成部分。近红外技术作为一种快速准确的定量分析手段，在酒精生产中有诱人的应用前景。在桔水的品质成分分析、酒精发酵最佳点的确定、酒精蒸馏时间的控制和酒精成品的品质检测（例如无水酒精的水分含量的检测）等方面都可以应用近红外技术。有研究表明，利用近红外技术预测酒精与葡萄糖的相对比例来评估发酵的完全性，确定酒精发酵最佳点，可将酒精产量提高1%。利用近红外技术检测酒精成品也十分快捷方便。
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五、在制药业中的应用 dedecms.com
关于近红外光谱技术在制药行业中应用的文献报道很多，显示了近红外光谱技术在制药领域中越来越受到人们的重视。近红外光谱分析具有的快速实时、操作简单、无损伤测定、不受样品状态影响的特点很符合药物分析的要求。因此，在制药业中原料药的分析、药物制剂中水分、有效成分的分析、药物生产品质的过程控制等方面近红外光谱技术得到了十分广泛的应用。
原料药的定性分析：近红外光谱分析可用于原料药活性成分的定性分析，通过原料样品光谱与标准样品光谱的比较，快速判断原料的有效成分是否达到生产要求。在定性鉴别上，利用近红外光谱法直接鉴定原料的真伪和纯度；有研究人员利用近红外光谱技术鉴定贵重中药材的真伪。可利用近红外光谱法对原料药的物理性质（晶态、粒径、密度等）进行检测。有文献报道，根据不同药物的物理性质，用近红外反射光谱成功鉴别了扑热息痛、布洛芬等几种原料药。 织梦好，好织梦
药物有效成分的定量分析：在药物有效成分分析中，近红外光谱技术有传统分析方法无法比拟的优点。近红外光谱技术在物质的定量分析上，不一定需要用溶剂从样品中提取待测成分再进行测定，可根据药物制剂的状态（水剂、片剂、粉剂等）来决定采取何种测定方式。例如，液状样品可采用透射测定方式，粉状和固体可考虑用漫反射或积分球漫反射测定方式，方法十分灵活。获得测定光谱后再通过预先建立的定量分析数学模型获得分析结果。
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在这方面成功应用的例子很多。Sherken最早应用近红外光谱法测定甲丙氨脂溶液的含量。Allen用近红外光谱法测定片剂中的卡立普多、非那西丁和咖啡因。Chasseur用近红外法测定西米替西丁颗粒的含量。Corti用近红外法测定了胶质和粉状基质中的酮替芬的含量。 dedecms.com
近红外光谱法在药制剂水分含量测定中的应用也十分广泛，成功应用的例子也很多。由于水分子在近红外光谱区有特征性很强的倍频和合频吸收，而其它分子的吸收较弱，利用近红外技术可以很方便地测定出药物中水分含量。 copyright dedecms
制药过程的品质控制：过程控制分析是药物分析的一个重要研究内容。利用近红外光谱技术的特点，在制药过程中可以实现药物制剂的无损分析、生产过程的实时分析和在线分析，从而达到控制药物制剂品质的目的。Sekulic在10%苯甲酸、39%微晶纤维素、50%乳糖和1%滑石粉的混合过程控制中，利用近红外技术在线监控粉末混合的的均匀性，证实近红外光谱技术对药物混合均匀性的实时无损伤分析是有效和可行的。Dreassi等在抗生素片剂生产过程控制中利用近红外光谱分析对抗菌素头孢呋肟脂片剂的生产进行全程监测，分别用多元线性回归和偏最小二乘法建立预测数学模型，对头孢呋肟脂和水分含量进行定量分析，取得了满意的结果。另外，有人利用近红外光谱技术研究片剂包衣厚度和与药物成分溶出度的关系，试图在片剂包衣过程监控中应用，从而更好地控制包衣制剂的质量。一种新型的包衣工艺为控制药物成分的释放，需在缓释药物片心外包上一层含有快速释放药物的包衣，这需要一种能对外层包衣的药物成分进行快速和无损伤的定量分析方法，来监控这种高精度的包衣过程。研究人员采用了近红外光谱法，获得了良好的结果。表明近红外光谱技术能更加快速有效地对新包衣工艺进行质量评价。
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