1.5 國內外應用現狀

自20世紀90年代以后，近紅外光譜分析技術正在以產業鏈的方式應用于多個領域，如農業、石化、制藥、食品和飼料等[15-18]，它可以快速高效地測定樣本中的化學組成和物化性質，成為農業、工礦企業和科研部門不可或缺的一種分析手段。近紅外光譜技術在工業（尤其是大型流程工業）應用中的優勢逐漸被人們所認識，迅速被應用到實驗室快速分析、現場分析以及在線分析中，為企業帶來了豐厚的收益。更為重要的是，在一些行業，近紅外光譜技術成為促進技術進步（如生產工藝的改革）以及提高科學管理（如保證產品質量）的重要手段之一，已成為現代優化操作和控制系統中的一個重要組成部分。

在國外，近紅外光譜技術在大型流程工業的應用日趨成熟和廣泛，但由于涉及企業經濟利益及商業秘密等原因，很多實際應用都未見正式報道。例如在石化行業，據統計全球僅汽油調和裝置就有幾百套安裝了在線近紅外光譜儀，其他主要煉油裝置，如催化重整和催化裂化也都以在線近紅外光譜分析技術為基礎實現了優化控制操作。在農產品的現場收購環節，在線、便攜式和臺式近紅外光譜被廣泛用于按質論價的分析手段，例如，僅在日本就有550家果品等級分揀企業安裝了2000多臺在線近紅外光譜分析儀（見圖1-9）。在制藥領域，近紅外光譜分析技術正在由可選方法（Alternative Method）向一次方法（Primary Method）進行跨越式轉變。近紅外技術的應用為上述行業帶來了豐厚的經濟效益，已成為提高企業科學管理必不可少的一種手段。

為了解決模型維護問題，美國、法國、德國、丹麥、瑞士、加拿大和澳大利亞等官方機構已經組織建立了糧食、甘蔗和果品分析的近紅外網絡，這些網絡經國家相關管理部門（網絡管理中心）牽頭，由研究機構（建模中心）、行業檢驗機構（標準化學實驗室）、儀器廠商和用戶組成。最早的近紅外網絡是1991年丹麥建立的，含有40臺儀器，目前最大的是法國的Agroreso近紅外網絡，包含1000多臺儀器。實踐證明，網絡化技術是將近紅外優勢在實際應用中發揮到最大的一個重要途徑。例如，法國、德國和丹麥等國家的近紅外網絡已覆蓋幾乎所有的糧食收購點，較好地解決了糧食收購現場快速檢測的問題，真正實現了谷物的優質優價及按質分類儲存。

近十年來，國外還頒布了幾十項標準方法，包括ASTM（美國材料試驗協會）、ISO（國際標準化組織）、AACC（美國谷物化學家協會）；AOAC（美國官方分析化學家協會）、ICC（國際谷物科技協會）、AOCS（美國油類化學家協會）和藥典（USP、PASG、CPMP&CVMP、RIVM等），這些標準方法對保障近紅外光譜技術應用的規范化起到了重要作用。

近些年，國際近紅外光譜技術的應用熱點集中在替代能源（如燃料乙醇和生物柴油等）、精細化工（如農藥合成以及高聚物合成等）、制藥等領域的原料品質檢測、生產過程控制分析，以及產品質量的快速分析等。此外，近紅外光譜成像技術作為傳統近紅外光譜分析技術的一種補充，也越來越多地被用于制藥和化工等領域[19,20]。

與國際近紅外光譜技術的發展歷程類似，我國近紅外光譜技術的應用也起始于農業，然后是石化，接著是藥品和制藥等領域。20世紀80年代中后期，中國農業大學的嚴衍祿教授開展了近紅外光譜用于農產品快速分析的研究工作。20世紀90年代初，后勤工程學院馮新瀘教授開展了將近紅外光譜用于石化產品的應用研究。20世紀90年代中期，石油化工科學研究院陸婉珍院士團隊在國內研發出了成套的近紅外光譜分析技術，并將其應用于多套煉油生產裝置，為企業帶來了可觀的社會效益和經濟效益，隨之在國內掀起了研究和應用的熱潮。

2006年中國藥品生物制品檢定所（現中國食品藥品檢定研究院）以近紅外光譜為核心技術研制出了藥品檢測車，目前已裝備有400余輛，在基層實現了現場對藥品質量的快速篩查，提高了藥品監管工作的效率和質量。2004年FDA頒布PAT框架后，近紅外光譜在我國制藥領域的研究與應用工作也迅速展開，尤其是在我國的中藥企業，近紅外光譜已成為企業提升藥品品質的一個重要技術手段。

此外，近些年我國大型的飼料集團公司幾乎都采用了近紅外光譜快速或者在線分析技術，一方面對飼料原料按照其品質進行按質論價收購，另一方面在保證飼料產品合格的前提下調整配方，顯著降低生產成本，從而獲取可觀的經濟效益。在我國大型煙草企業，近紅外光譜技術的應用也已相對成熟，尤其是在煙草常規化學成分測定方面，近紅外光譜模型庫越來越豐富，預測準確性也越來越高，在配方設計和質量監控中發揮著重要作用。

近幾年，近紅外光譜標準方法在我國也得到了越來越多的認可，包括國家標準：GB/T 29858—2013《分子光譜多元校正定量分析通則》、GB/T 12008.3—2009《塑料 聚醚多元醇 第3部分：羥值的測定》、GB/T 24895—2010《糧油檢驗 近紅外分析定標模型驗證和網絡管理與維護通用規則》等十余項，以及諸多行業標準：NY/T 1423—2007《魚粉和反芻動物精料補充料中肉骨粉快速定性檢測 近紅外反射光譜法》、NY/T 1841—2010《蘋果中可溶性固形物、可滴定酸無損傷快速測定 近紅外光譜法》、LY/T 2053—2012《木材的近紅外光譜定性分析方法》、LY/T 2151—2013《木材綜纖維素和酸不溶木質素含量測定 近紅外光譜》、DB53/T 498—2013《煙草及煙草制品 主要化學成分指標的測定 近紅外漫反射光譜法》和DB53/T 497—2013《煙草及煙草制品 主要化學成分指標 近紅外校正模型建立與驗證導則》等。

在學術和技術交流方面上，我國也開展了大量富有成效的活動。2006年10月，我國第1屆近紅外光譜學術會議在北京召開，這是我國近紅外光譜技術發展過程中的一個重要里程碑。至今已先后在長沙（2008年）、上海（2010年）、桂林（2012年）和北京（2014年）舉辦了5屆，對促進我國近紅外光譜技術的研發和應用起到了積極的推動作用。2009年6月成立了中國儀器儀表學會近紅外光譜分會（China Council of NIRS）。該學術組織成立后，組織了大量的學術活動，其中值得一提的是，2012年11月成功組織召開了主題為“我國近紅外光譜分析關鍵技術問題、應用與發展戰略”的第446次香山科學會議。這次會議凝煉出了當前我國近紅外光譜分析技術需要優先發展的科學問題和工程技術問題，為制定我國科技發展規劃提供了科學依據，其帶來的深遠影響會在以后若干年中逐漸顯現出來。

在學術成果方面，迄今我國已經出版了十余本近紅外光譜專著，涉及方法學、儀器、藥物、農產品和食品等多個領域。與之密切相關的化學計量學，也有多本專著出版。通過國家知識產權局官方網站、萬方數據庫和CNKI數據庫查詢，目前我國申請和授權的與近紅外光譜直接相關的專利有500余項，在國內學術期刊發表的論文有2000余篇，碩士和博士學位論文也有300余篇。此外，據不完全統計，在國外期刊上發表的論文也有500篇左右。近紅外光譜在我國的研究和應用呈現蓬勃發展的局面，大有星火燎原之勢。盡管目前在大多數應用場合，近紅外光譜技術還不是一種必需的分析手段，但可以預期的是，隨著我國生產力水平的不斷提高，將會有越來越多的行業離不開這種技術。