近红外光谱分析仪的发展及在农产品、食品中的应用

　　1　发展史

　　从1800年发现红外光到20世纪70年代大量成熟的近红外光谱分析仪的出现,历经了较长的研究过程。随着光学、电子学和计算机技术的发展,使近红外分析仪,尤其是与定量检测相关的技术,在近20年得到迅猛发展。

　　1.1　19世纪———红外光谱学的发展阶段

　　William Herschel于1800年在一次实验中偶然发现了红外光。实验过程中他用一个玻璃棱镜将太阳光分解成各种颜色的光,用涂黑的温度计测量每一色光的温度,观察到越向红光方向移,温度越高,超过红光后,温度继续升高,而此时眼睛看不到任何光谱。Herschel将这一发现称之为辐射热或温度谱。后经Ampere证明,这种红外能量具有光的特性。

　　1829年Niepce和Daguerre合作发明了照相底版,并发现照相底版对红外光敏感。1881年Abney和Festing在1000~1200nm红外光谱范围照相记录了有机液体的光谱,从而揭示了原子团　　和氢键的近红外光谱特性。

　　19世纪80年代,科学家们制造出棱镜型光谱仪。1882年,Rowland教授开始生产大尺寸光栅,并发明了凹面衍射光栅,从而推进了刚刚起步的光谱工业的发展,光栅成为光谱和光谱成像仪　　器的核心部件。

　　1·2　20世纪初———近红外分析仪的起步阶段

　　20世纪初,近红外工业方兴未艾,但仍然缺乏近红外探测器和计算手段。

　　1912年F.E. Fowle作出了用红外吸收可以进行定量检测的预言。奠定了定量分析有机化合物成分的基础。此后许多研究者系统地扩展了有机化合物的光谱数据库,使每个官能团与光谱特性联系起来。

　　作为计算手段的统计科学在这一阶段也得到不断的发展。1933年,Hotelling发表了主成分分析论文,并被后人引为经典。

　　20世纪30年代科技人员开始研究硫化铅(PbS)———一种潜在的近红外敏感探测器。从战略角度出发,德国和英国政府均资助这项研究。但这项工作一直处于秘密状态,故PbS进入商业领域极其缓慢。直至1950年后,一种真空沉积的PbS探测器方在英国面世。

　　50年代初,美国实施的农产品检测工程加速了近红外光谱仪的诞生。1949年美国农业部开　始了鸡蛋分等计划,在该项计划中近红外鼻祖Karl Norris负责可见光谱的检测工作。50年代中期后他又着手从事近红外光谱分析的研究。此时近红外分析仪中的关键部件———干涉滤光片由几位二战时期致力于抗反射膜研究的工作人员研制成功,但直到60年代干涉滤光片才实现商品化。随着市场对快速定量分析农产品水分、蛋白质和油含量需求的增加,准确可靠定标方法得到了进一步的发展。70年代初,近红外分析仪已在实验室中使用,继而Dickey-John、Technicon和Neotec等公司的商用近红外分析仪器开始涌入市场。这标志着现代近红外技术进入了一个崭新的历史阶段。