近红外光谱(Nearinirared spectroscopy，简称NIRS)分析技术是20世纪80年代后期迅速发展起来的项测试技术，在石油化工、农业、医药、生命科学、环境保护等领域都有着广泛的应用。使用传统的分析方法测定一个样品的多种性质或浓度数据需要多种分析仪器，耗费大量人力、物力和时间，成本高，工作效率低，远不能适应进出口口岸现场快速检测的需求。与传统分析技术相比，近红外光谱分析技术能在几十秒甚至几秒内，仅通过对样品的一次近红外光谱的简单测量，就能同时测定一个样品的几种甚至几十种数据，而且被测样品用量很少，具有方便、快速、高效、准确、无污染，样品无需预处理且不会遭到破坏，不消耗化学试剂等优点。

一、近红外光谱技术概述

(一)近红外光谱分析技术的基本原理

近红外光是介于可见光(VIS)和中红外光(MIR或IR)的电磁波。美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为波长780~2526nm电磁波。近红外光是电磁波，它具有光的属性，同时具有“波”及“粒”的二重性。近红外光谱属于分子振动光谱，是由分子或原子振动的倍频和合频吸收产生。在该谱区产生吸收的官能团主要是含氢基团C—H、O—H、N—H、S—H等。当分子受到红外线照射时，被激发产生共振，同时光的能量一部分被吸收，测量其吸收光，可以得到极为复杂的图谱，这种图谱表示被测物质的特征。几乎所有的有机物的一些主要结构和组成都可以在它们的近红外光谱中找到特征信号。由于它们的图谱稳定，获取光谱容易。在计算机的配合下，人们可以通过近红外光谱之间的细微差异，从多组分的反射或透射吸收的重叠和交叉中找出有益于分析用的吸收波长。经过一系列的数学处理，最后完成该成分的分析测定。

(二)近红外光谱技术的分析过程

NIRS技术是一种现代光谱技术，是现代电子技术、光谱分析技术、计算机技术和化学计量学技术的集合体。用近红外光谱技术进行检测的主要流程是：收集具有代表性的样品，进行样品的光学数据采集；用标准方法对样品进行测定；通过数学方法将光谱数据和用标准方法检测的数据进行关联，将光谱数据进行转换，与标准方法测定值进行回归计算，然后得出定标方程，建立数据模型；分析未知样品时，先对待测样品进行扫描，根据光谱并利用建立的模型可以计算出待测样品的成分含量。

(三)近红外光谱技术的特点

近红外光谱技术之所以能在短短的十多年内，在众多领域得到应用，进而在数据处理及仪器制造方面有如此迅速的发展，主要因为它在有机化合物的分析测定中有以下独特的优越性：

(1)近红外区内光的散色效应大，且穿透深度大，使得近红外光谱技术可以用漫反射技术对样品进行直接测定，被测样品的物态可以是固态、液态或气态，无需繁琐的前处理过程，且不消耗试样。

(2)可实现在线检测，光导纤维的应用使近红外光谱分析技术扩展到过程分析及有毒或恶劣环境的远程分析；同时也使光谱仪的设计更小型化。

(3)近红外光谱分析中只是取得样品的光谱信号，不需要其他试剂，样品测定后一般可以送回原生产地或放入容器，因此测试过程不会污染环境。

(4)近红外区的波长较短，不会被玻璃或石英介质所吸收，所用的样品容器可以用常用的玻璃或石英制成，价格较低，使用也方便。

(5)很多物质在近红外区域的吸收系数小，使分析过程变得简单。

(6)分析速度快，可用于分析样品的各种性质或多种组分的同时测定。

(7)可以用于样品的定性，也可以得到精度很高的定量结果。样品的定性分析采用聚类原理，定量分析采用多元校正方法以及一组已知性质或组成的样品建立的定量模型。

近红外光谱法的缺点：

(1)由于测定的是倍频及合频吸收，灵敏度差，一般要求检测的含量大于0.1%，不宜做含量过低的样品及微量样品的显微分析。

(2)测定不经预处理的样品的光谱易受样品状态、测量条件的影响而造成光谱的波动性。

(3)光谱背景复杂，谱峰重叠，必须依靠算法和计算机软硬件技术。

(4)建模需要投入一定的人力、物力和财力，且模型只适应一定范闹的样品检测。

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文章来源：《食品快速检测实训教程》

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