近紅外譜區於1800年被天文學家William Herschel所發現,儘管該譜區被較早發現,但由於譜帶寬,重疊較嚴重,而且吸收信號弱、信息解析複雜,其分析價值一直未能得到足夠的重視。以致1960年Wheeler稱近紅外譜區為「被遺忘的譜區」。二十世紀90年代以來,由於計算機與化學統計學軟體的發展,特別是化學計量學的深入研究和廣泛應用,使近紅外成為發展最快、最引人注目的光譜技術,國際分析界逐步形成了近紅外光譜分析的「熱潮」。
2010年10月14-17日,第三屆全國近紅外光譜學術會議暨第二屆亞洲近紅外光譜會議在上海召開。來自中國、日本、新加坡、泰國以及美國、德國、南非等十二個國家一百位近紅外光譜技術專家學者參加了此次國際學術會議,大家對近紅外光譜理論、化學計量學、近紅外光譜儀器、近紅外光譜應用等內容進行了充分的溝通與交流。
在此次會議上,儀器信息網(以下簡稱:Instrument)對國際近紅外光譜學會主席Pierre Dardenne博士、亞洲近紅外光譜學會主席Yukihiro Ozaki教授、中國儀器儀表學會分析儀器分會近紅外光譜專業委員會主任委員袁洪福教授進行了專訪。
國際、亞洲、中國近紅外光譜學會發展概況與交流合作
Instrument:Pierre Dardenne博士、Yukihiro Ozaki教授、袁洪福教授,您們好!非常感謝大家接受儀器信息網的採訪。
首先請三位教授給我們介紹一下,目前國際近紅外光譜學會、亞洲近紅外光譜學會、中國近紅外光譜專業委員會的發展情況?以及學會之間未來交流合作計劃?
國際近紅外光譜學會主席Pierre Dardenne博士
Pierre Dardenne博士:國際近紅外光譜學會創建於1986年,迄今已經在世界各地舉辦了14屆國際近紅外光譜學術會議。我們2年舉辦一次國際近紅外會議,2009年11月在泰國曼谷舉辦了第14屆國際近紅外會議,會議共邀請了來自中國、德國、澳大利亞、美國、日本、泰國等37個國家約450餘人參加。
未來,國際近紅外光譜學會與中國近紅外光譜專業委員會之間,肯定會有很多交流和合作的項目的。
亞洲近紅外光譜學會主席Yukihiro Ozaki教授
Yukihiro Ozaki教授:在亞洲某些地區,近紅外光譜技術發展得相當不錯,但是有些地方就比較落後,所以相互之間的交流和合作就很重要。藉助亞洲近紅外協會這個很好的平臺,我們可以更方便地交流批次的研究成果。
亞洲近紅外學會和中國近紅外光譜學會間的交流工作一直以來都非常好,如這次第二屆亞洲近紅外光譜會議在中國上海召開,就有很多日本人積極來參會。單就費用來說,從大阪到上海距離很近,而且費用不高,很多年輕人都可以來參加。但是如果是去歐洲或者美洲,那麼可能就有很多人支付不起費用。
另外,亞洲各個國家的專家學者不是很擅長英語,所以有時候參加國際會議會交流時可能會有點「困難」,而亞洲級別的會議更有利於我們提高自己的英語水平和交流能力。
中國近紅外光譜專業委員會會主任委員袁洪福教授
袁洪福教授:早在上世紀90年代,國際近紅外光譜學會就試圖和我們近紅外光譜分析研究小組聯繫,希望有機會在中國舉辦一次近紅外光譜學術會議,我當時認為條件並不成熟。2006年6月我受日本和韓國近紅外光譜學術會議邀請參加了在韓國首爾舉辦的這次會議,出席會議的還有梁逸曾教授、姚建垣先生、林國林教授。會議期間成立了亞洲近紅外光譜學會(ANC)。國際近紅外光譜學術屆很希望我國能有一個近紅外專業學術交流的對口平臺。2006年10月我國舉辦了第一屆全國近紅外光譜學術會議,會議期間來自國內40多位近紅外專家聚在一起,大家強烈呼籲建立國內近紅外光譜學術交流平臺。在陸婉珍院士的倡議下,成立了近紅外專業委員會籌備工作小組。在國內來自不同領域的8名院士和中國儀器儀表學會分析儀器分會領導閆成德和劉長寬先生共同支持下,通過小組成員近3年的努力工作,近紅外專業委員會於2009年6月6日在北京正式成立。
迄今,專業委員會已經建立了國內近紅外光譜專業網站,創辦了近紅外通訊,相繼組織了多期不同行業的近紅外光譜技術研討會,近紅外光譜分析技術培訓班,和成功舉辦了2年一次的全國近紅外光譜學術報告會,和這次第二屆亞洲近紅外光譜學術會議。相信專業委員會今後將積極開展國內外近紅外光譜學術交流,教育,技術推廣,技術培訓和諮詢等活動,將為我國近紅外光譜分析技術健康發展發揮重要作用。
近紅外光譜發展趨勢集中於「小型、在線以及成像技術」
Instrument:請三位教授談談,近紅外光譜技術的優勢有哪些?
Yukihiro Ozaki教授:近紅外光譜技術有許多優勢,最關鍵的是無損檢測,可以透過玻璃和一些塑料包裝直接進行測量,屬於非破壞性分析方法。並且,不需要使用很多的試劑、藥品,也不需要進行很多的前處理工作,維護費用及分析成本比普通色譜分析技術低,所以近紅外光譜技術是非常環保的。另外,近紅外光譜分析的成本較低,廣泛應用於糧食領域、水果熟程度的檢測、蔬菜檢測等。
袁洪福教授:近紅外光譜分析技術的確有很多優勢,主要得益於近紅外光特性和化學計量學。近紅外光具有相對較強的穿透能力,可以通過普通玻璃或光纖傳輸,還有各種分光方式如光柵、傅立葉、聲光過濾、固體陣列等,為設計各種用途的專用分析儀器提供了便利,該技術非常適合各種固體和液體的樣品測量;每張光譜的掃描時間僅為幾秒鐘,採用化學計量學方法,一次全光譜掃描,可以獲得各類化學成分定性或定量的數據,因此具有同時快速(如秒內)分析多種化學成分或多種性質的能力。
近紅外光譜分析技術優勢主要體現在質量快檢方面,比如高通量在線質量分析,越來越多的應用把近紅外集成到系統設備中作為一個質量檢測附件使用,最近到上海一家跨國公司交流看到,該公司內工業裝置上有80多處在線檢測點使用了近紅外分析技術,共安裝了十幾臺在線近紅外光譜儀,為精確控制裝置運行發揮了巨大作用。現場品質檢測更是近紅外分析技術的獨特優勢,目前,越來越多的便攜儀器已經廣泛用於農業(如水果),食品和藥品質量檢驗。無疑,近紅外分析技術在工農業生產過程質量快速和高效的精確控制以及食品藥品質量監控方面具有顯著的優勢。
Instrument:近紅外光譜技術發展難點集中在哪些方面?
Pierre Dardenne博士:30年前,開展近紅外光譜技術研究的人還很少,現在越來越多的國家、越來越多的人開始從事這方面的研究,這是一個非常好的現象。但是近紅外光譜的教育還是不夠。近紅外光譜技術持續不停地發展,我的觀點是加大教育投入力度。當然,這還需要做很多工作,特別是非洲等地。
袁洪福教授:雖然,近紅外分析技術近年來發展很快,但在國內還尚未被廣泛了解,如何普及應用也是今後發展的難點之一。主要讓人們了解該技術能夠解決什麼問題,怎樣才能正確使用該技術和應用帶來的明顯好處。在今後發展中,儀器硬體方面,應特別注重通過科學的精密製造工藝保證近紅外光譜儀光譜測量的高度重現性,在應用方面應通過培訓使用戶掌握正確建模方法和維護知識。我積極建議,專門從事該技術研究的相關部門應當瞄準當前國家重大需求,研究和確定近紅外分析技術能夠發揮重要作用的具體應用,認真規劃和組織,建立一系列的成功應用示範點,將她的顯著優點清楚地展現給大家,一直不遺餘力地堅持推廣,以期推動近紅外光譜技術可持續的發展。
Instrument:近紅外光譜技術未來發展趨勢如何?
Yukihiro Ozaki教授:近階段,近紅外成像技術發展的也很快,近紅外成像是一種很有用的工具,藉助此技術我們可以看到樣品的內部,甚至可以對自然狀態下的水果進行藥品含量的檢測。
現在,正在大力發展手持近紅外光譜儀器、小型化儀器,這是相當有用的。還有在線近紅外光譜工業分析技術,可以監測從原料到產品的整個反應變化過程,是一項很「棒」的技術。
Pierre Dardenne博士:近紅外光譜技術發展方向主要是趨於小型化,方便攜帶和使用。
袁洪福教授:總結國內外近紅外分析技術發展歷史以及近紅外技術特點,我認為近紅外網絡技術將是今後重要的發展方向之一,制約近紅外大範圍推廣使用的技術是模型,因此,圍繞近紅外分析模型共享,優先發展先進的近紅外網絡建模中心和模型共享網絡技術,以滿足相關重要領域如農業糧食收購,水果生產和銷售,食品和藥品物從生產到消費的流通等領域中品質實時監控網絡需求。該技術的發展將與物聯網時代的到來相關。當然,儀器的微型化和智能化,和高性價比也是未來技術發展的重要方向。
Instrument:最後,請袁洪福教授介紹一下中國近紅外光譜專業委員會近期的工作重點以及推進計劃?
袁洪福教授:為有效地推動我國近紅外光譜學科的發展,專業委員會近期工作重點如下:(1)組織申辦2015年在北京舉辦第17屆國際近紅外光譜學術會議;(2)通過組織高等院校科研單位,近紅外儀器廠家,知名專家進行技術發展研討等多種形式活動,圍繞國家十二五發展戰略,提出國家近紅外發展規劃建議;(3)組織和建立近紅外光譜分析建模方法標準,並推動個領域制定相關的近紅外光譜分析應用技術標準;(4)協助各行各業開展建設具有典型意義的近紅外分析應用示範點;(5)加強技術培訓和諮詢工作。
後記
採訪過程中,談到中國近紅外光譜專業委員會計劃申辦2015年國際近紅外光譜大會,記者向Pierre Dardenne博士、Yukihiro Ozaki教授請教了他們對此事的看法。
Pierre Dardenne博士代表國際近紅外光譜學會歡迎中國申辦2015年的會議。並認為中國在近紅外光譜技術方面有很好的設施,很好的師資力量,有很多高水平的研究學者,而且中國的消費也很低,總的來說中國有很好的機會獲得主辦權。
接著更是給出了一些良好的建議,如需要好好準備材料以及陳述,一切都準備得當,然後就可能贏得舉辦權。
Yukihiro Ozaki教授高興的說到,這對於中國近紅外協會來說是一個非常好的消息,對於亞洲亦是。下次是南非,然後是法國,再到中國,這是很好的一個交流。中國非常不錯,不管從亞洲其他國家也好,從美洲、歐洲來上海都是非常方便的。可以促進中國近紅外的發展,特別是關於教育方面,很多日本青年也能參加,非常好。
祝福、期待中國能在不久的將來成功獲得2015年國際近紅外光譜大會的主辦權。
另外,特別感謝:近紅外光譜專業委員會會主任委員袁洪福教授、華東理工大學杜一平教授及其學生、近紅外光譜專業委員會秘書長劉慧穎高工,在日前召開的近紅外光譜學術盛會新聞報導以及此次專訪過程中給予我們的大力支持與幫助!
採訪編輯:劉豐秋
附錄:國際近紅外光譜學會 www.icnirs.org
亞洲近紅外光譜學會 http://nir.ac.affrc.go.jp/Web-ANC/index.html
中國儀器儀表學會分析儀器分會近紅外光譜專業委員會 www.ccnirs.org