在這篇遠(yuǎn)景論文中，認(rèn)為近紅外(near infrared，NIR)技術(shù)由于其獨(dú)特的性能，將成為未來數(shù)字化和可持續(xù)食品生產(chǎn)中不可或缺的綠色傳感器技術(shù)。近紅外光譜(near infrared spectroscopy，NIRS)在綠色分析中的前景是光明的。近紅外技術(shù)的不斷進(jìn)步，加上機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等先進(jìn)多元數(shù)據(jù)分析的可及性和集成性的提高，將進(jìn)一步擴(kuò)大近紅外在食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)境和可再生能源領(lǐng)域的影響。近紅外儀器的小型化、便攜性增強(qiáng)和可負(fù)擔(dān)性增強(qiáng)，再加上其與新興技術(shù)的集成，將使各種行業(yè)和研究人員能夠以前所未有的精度和效率應(yīng)對(duì)緊迫的全球挑戰(zhàn)。在過程分析技術(shù)中實(shí)施近紅外技術(shù)將使向未來數(shù)字化和可持續(xù)食品生產(chǎn)的過渡成為可能。在未來的循環(huán)經(jīng)濟(jì)中，廢物流、副產(chǎn)品和水被回收和增值，連續(xù)測量是必要的，在許多情況下，沒有傳感器可以替代近紅外技術(shù)。

圖1  人類感官和光譜傳感器。電磁波譜中近紅外區(qū)(NIR)相對(duì)于可見光區(qū)(VIS)的位置。在近紅外區(qū)域(780- 2500nm)，光子的能量較低，波長較長。這使得它們絕對(duì)沒有破壞性，但能夠與氫鍵和分子振動(dòng)相互作用，提供化學(xué)和物理信息。

圖2  近紅外(NIR)測量與經(jīng)典化學(xué)參考分析相比的優(yōu)勢。

圖3  一個(gè)現(xiàn)代食品生物技術(shù)生產(chǎn)如何通過近紅外光譜(NIRS)和過程分析技術(shù)(PAT)進(jìn)行優(yōu)化的例子。

圖4  近紅外光譜(NIRS)和過程分析技術(shù)(PAT)在最大限度地減少食品生產(chǎn)的環(huán)境足跡方面尚未開發(fā)的潛力。

圖5  概述了實(shí)施近紅外光譜(NIRS)和過程分析技術(shù)(PAT)的關(guān)鍵操作。