Advances in Chemometrics Methods for Near Infrared Spectroscopic Analysis

FU Jia-shun; GUO Qiong; CAI Wen-sheng; SHAO Xue-guang

doi:10.12452/j.fxcsxb.250408265

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Advances in Chemometrics Methods for Near Infrared Spectroscopic Analysis

Special Column on the 30-Year Development of Near-Infrared Spectroscopy in China | 更新时间：2025-11-05

- Advances in Chemometrics Methods for Near Infrared Spectroscopic Analysis
- Journal of Instrumental Analysis Vol. 44, Issue 10, Pages: 2017-2025(2025)
- 作者机构：
  
  南开大学化学学院，分析科学研究中心，天津 300071
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.250408265
  CLC： O657.3;TB9
- Received：08 April 2025，
  
  Revised：2025-05-12，
  
  Accepted：14 May 2025，
  
  Published：15 October 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
付家顺,郭琼,蔡文生,邵学广.近红外光谱分析中的化学计量学方法研究进展[J].分析测试学报,2025,44(10):2017-2025.

FU Jia-shun,GUO Qiong,CAI Wen-sheng,SHAO Xue-guang.Advances in Chemometrics Methods for Near Infrared Spectroscopic Analysis[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(10):2017-2025.
付家顺,郭琼,蔡文生,邵学广.近红外光谱分析中的化学计量学方法研究进展[J].分析测试学报,2025,44(10):2017-2025. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.250408265.

FU Jia-shun,GUO Qiong,CAI Wen-sheng,SHAO Xue-guang.Advances in Chemometrics Methods for Near Infrared Spectroscopic Analysis[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(10):2017-2025. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.250408265.

摘要

近红外（NIR）光谱技术在近几十年中经历了显著的技术进步和应用拓展，化学计量学为其发展提供了坚实的理论基础与关键技术支撑。该文综述了化学计量学在提升NIR光谱分析性能方面的进展，总结了建模方法的发展历程以及信号处理方法的创新与应用，重点介绍了NIR光谱与化学计量学结合应用于水的结构、性质和功能研究，展示了NIR光谱在水和水溶液研究中的独特优势。水可以作为NIR光谱探针，用于研究化学和生物系统中的分子间相互作用和结构变化。这些研究进展为复杂体系的高效分析以及化学和生物过程的精准检测提供了新的方法和技术。化学计量学与NIR光谱技术的深度融合，促进了NIR光谱分析向更高效、更精准的发展和进步，同时也拓展了NIR光谱技术的应用领域。

Abstract

Significant advances have been made for near infrared（NIR） spectroscopy in techniques and applications over the past decades. Chemometrics provided a solid theoretical foundation and key technical support for these advances. In this review，the progress of chemometrics for enhancing NIR spectral analysis，such as modeling methods and signal processing，was summarized，as well as the applications of NIR spectroscopy in studying the structure，properties and function of water. The unique advantages of NIR spectroscopy in studying water and aqueous solutions were highlighted. Water can be taken as an NIR spectral probe for investigating molecular interactions and structural changes in chemical and biological systems. These advances provided new technical support for an efficient analysis and precise detection of water-containing systems. The integration of chemometrics and NIR spectroscopy has made a great promotion for NIR spectral analysis toward a higher efficiency and precision，and the application fields have also been expanded.

关键词

Keywords

references

Wang H P ， Han L ， Cai W S ， Shao X G . J. Chemom. ， 2024 ， 38 （ 12 ）： e3631 .

Yun Y H ， Li H D ， Deng B C ， Cao D S . Trends Anal . Chem. ， 2019 ， 113 ： 102 - 115 .

Zhang J ， Hu Y ， Zhou L X ， Li B Y . J. Instrum. Anal. （张进，胡芸，周罗雄，李博岩. 分析测试学报）， 2020 ， 39 （ 10 ）： 1196 - 1203 .

Chu X L ， Xu Y P ， Lu W Z . Anal. Chem. ， 2008 ， 36 （ 5 ）： 702 - 709 .

Chen P ， Dai J W ， Li J Y ， Xu Y P ， Liu D ， Chu X L . Chem . Reagents ， 2023 ， 45 （ 6 ）： 105 - 112 .

Li H D ， Liang Y Z ， Xu Q S ， Cao D S . Anal. Chim. Acta ， 2009 ， 648 （ 1 ）： 77 - 84 .

Zhang W ， Kasun L C ， Wang Q J ， Zheng Y ， Lin Z . Sensors ， 2022 ， 22 （ 24 ）： 9976 .

Zhang J ， Cai W S ， Shao X G . Prog. Chem. ， 2020 ， 29 （ 8 ）： 902 - 910 .

Jr Workman J J . Appl. Spectrosc. ， 2017 ， 72 （ 3 ）： 340 - 365 .

Mishra P ， Nikzad-Langerodi R ， Marini F ， Roger J M ， Biancolillo A ， Rutledge D N ， Lohumi S . Trends Anal . Chem. ， 2021 ， 143 ： 116331 .

Sun Y ， Cai W S ， Shao X G . Molecules ， 2022 ， 27 （ 2 ）： 452 .

Liu X Y ， An H L ， Cai W S ， Shao X G . Trends Anal . Chem. ， 2024 ， 172 ： 117612 .

Wang M ， An H L ， Cai W S ， Shao X G . Chemosensors ， 2023 ， 11 （ 1 ）： 37 .

Tsenkova R . NIR News ， 2006 ， 17 （ 5 ）： 8 - 14 .

Cui X Y ， Sun Y ， Cai W S ， Shao X G . Sci. China Chem. ， 2019 ， 62 （ 5 ）： 583 - 591 .

Johnson J B ， Walsh K B ， Naiker M ， Ameer K . Molecules ， 2023 ， 28 （ 7 ）： 3215 .

Jing M ， Cai W S ， Shao X G . Chemom. Intell. Lab. Syst. ， 2010 ， 100 （ 1 ）： 22 - 27 .

Liu Y ， Huang J L ， Li M H ， Chen Y Y ， Cui Q Q ， Lu C Y ， Wang Y J ， Li L Q ， Xu Z ， Zhong Y F ， Ning J M . Spectrochim . Acta A ， 2022 ， 267 ： 120537 .

Zou H ， Hastie T . J. R. Stat. Soc. B ， 2005 ， 67 （ 2 ）： 301 - 320 .

Roggo Y ， Chalus P ， Maurer L ， Lema-Martinez C ， Edmond A ， Jent N . J. Pharm. Biomed. Anal. ， 2007 ， 44 （ 3 ）： 683 - 700 .

Huang F P ， Peng Y M ， Li L H ， Ye S T ， Hong S Y . Infrared Phys. Technol. ， 2023 ， 133 ： 104835 .

Ni W ， Nørgaard L ， Mørup M . Anal. Chim. Acta ， 2014 ， 813 ： 1 - 14 .

Shao X G ， Kang J ， Cai W S . Talanta ， 2010 ， 82 （ 3 ）： 1017 - 1021 .

Kang J ， Cai W S ， Shao X G . Talanta ， 2011 ， 85 （ 1 ）： 420 - 424 .

Qi L H ， Cai W S ， Shao X G . Acta Chim. Sin. ， 2016 ， 74 （ 2 ）： 172 - 178 .

Shan R F ， Zhao Y ， Fan M L ， Liu X W ， Cai W S ， Shao X G . Talanta ， 2015 ， 131 ： 170 - 174 .

Han L ， Cui X Y ， Cai W S ， Shao X G . Talanta ， 2020 ， 217 ： 121036 .

Cui X Y ， Liu X W ， Yu X M ， Cai W S ， Shao X G . Anal. Chim. Acta ， 2017 ， 957 ： 47 - 54 .

Shao X G ， Cui X Y ， Yu X M ， Cai W S . Talanta ， 2018 ， 183 ： 142 - 148 .

Wang M Y ， Cui X Y ， Cai W S ， Shao X G . Acta Chim. Sin. ， 2020 ， 78 （ 2 ）： 125 - 129 .

Cui X Y ， Zhang J ， Cai W S ， Shao X G . Chemom. Intell. Lab. Syst. ， 2017 ， 170 ： 109 - 117 .

Mishra P ， Passos D ， Marini F ， Xu J L ， Amigo J M ， Gowen A A ， Jansen J J ， Biancolillo A ， Roger J M ， Rutledge D N ， Nordon A . TrAC，Trends Anal. Chem. ， 2022 ， 157 ： 116331 .

Wang K ， Shi Y ， Liu C C ， Xie Y ， Cai P ， Kong H T . Infrared Technol. ， 2021 ， 43 （ 8 ）： 757 - 765 .

Zeng S C ， Zhang Z Y ， Cheng X D ， Cai X ， Cao M K ， Guo W C . Spectrochim . Acta A ， 2024 ， 304 ： 123402 .

Yang J C ， Wang X L ， Wang R H ， Wang H J . Geoderma ， 2020 ， 380 ： 114616 .

Chung J ， Zhang J R ， Saimon A I ， Liu Y ， Johnson B N ， Kong Z Y . Sci. Rep. ， 2024 ， 14 （ 1 ）： 13230 .

Duan C S ， Liu X Y ， Cai W S ， Shao X G . J. Chem. Inf. Model. ， 2022 ， 62 （ 16 ）： 3695 - 3703 .

Tan A ， Wang Y ， Zhao Y ， Wang B ， Li X ， Wang A X . Spectrochim. Acta A ， 2022 ， 283 ： 121759 .

Beć K B ， Grabska J ， Huck C W . TrAC，Trends Anal. Chem. ， 2025 ， 189 ： 118254 .

Savitzky A ， Golay M J E . Anal. Chem. ， 1964 ， 36 （ 8 ）： 1627 - 1639 .

Geladi P ， MacDougall D ， Martens H . Appl. Spectrosc. ， 1985 ， 39 （ 3 ）： 491 - 500 .

Barnes R J ， Dhanoa M S ， Lister S J . Appl. Spectrosc. ， 1989 ， 43 （ 5 ）： 772 - 777 .

Shao X G ， Leung A K M ， Chau F T . Acc. Chem. Res. ， 2003 ， 36 （ 4 ）： 276 - 283 .

Leung A K M ， Chau F T ， Gao J B . Anal. Chem. ， 1998 ， 70 （ 24 ）： 5222 - 5229 .

Shao X G ， Cai W S . Rev. Anal. Chem. ， 1998 ， 17 （ 4 ）： 235 - 285 .

Shao L M ， Lin X Q ， Shao X G . Appl. Spectrosc. Rev. ， 2002 ， 37 （ 4 ）： 429 - 450 .

Shao X G ， Ma C X . Chemom. Intell. Lab. Syst. ， 2003 ， 69 （ 1 ）： 157 - 165 .

Ma C X ， Shao X G . J. Chem. Inf. Comput. Sci. ， 2004 ， 44 （ 3 ）： 907 - 911 .

Shao X G ， Cui X Y ， Wang M ， Cai W S . Spectrochim. Acta A ， 2019 ， 213 ： 83 - 89 .

Zhao H T ， Sun Y ， Guo Y C ， Cai W S ， Shao X G . Chem. J. Chin. Univ . （赵洪涛，孙岩，郭一畅，蔡文生，邵学广. 高等学校化学学报）， 2020 ， 41 （ 9 ）： 1968 - 1974 .

Su T ， Sun Y ， Han L ， Cai W S ， Shao X G . Spectrochim. Acta A ， 2022 ， 266 ： 120417 .

Ma L ， Cui X Y ， Cai W S ， Shao X G . Phys. Chem. Chem. Phys. ， 2018 ， 20 （ 30 ）： 20132 - 20140 .

Wang L ， Zhu X W ， Cai W S ， Shao X G . Phys. Chem. Chem. Phys. ， 2019 ， 21 （ 10 ）： 5780 - 5789 .

Tan J H ， Sun Y ， Ma L ， Feng H Y ， Guo Y C ， Cai W S ， Shao X G . Chemom. Intell. Lab. Syst. ， 2020 ， 206 ： 104150 .

Cui X Y ， Zhang J ， Cai W S ， Shao X G . Chemom. Intell. Lab. Syst. ， 2018 ， 183 ： 23 - 28 .

Cheng D ， Cai W S ， Shao X G . Appl. Spectrosc. ， 2018 ， 72 （ 9 ）： 1354 - 1361 .

Cui X Y ， Cai W S ， Shao X G . RSC Adv. ， 2016 ， 6 （ 107 ）： 105729 - 105736 .

Han L ， Sun Y ， Wang Y ， Fu H H ， Duan C S ， Wang M ， Cai W S ， Shao X G . Spectrochim. Acta A ， 2023 ， 289 ： 122233 .

Maeda H ， Ozaki Y ， Tanaka M ， Hayashi N ， Kojima T . J. Near Infrared Spectrosc. ， 1995 ， 3 （ 4 ）： 191 - 201 .

Tsenkova R . J. Near Infrared Spectrosc. ， 2009 ， 17 （ 6 ）： 303 - 313 .

Shao X G ， Cui X Y ， Liu Y ， Xia Z Z ， Cai W S . ChemistrySelect ， 2017 ， 2 （ 31 ）： 10027 - 10032 .

Han L ， Sun Y ， Wang S Y ， Su T ， Cai W S ， Shao X G . J. Raman Spectrosc. ， 2022 ， 53 （ 10 ）： 1686 - 1693 .

Ma B ， Wang L ， Han L ， Cai W S ， Shao X G . Spectrochim . Acta A ， 2021 ， 253 ： 119573 .

Ma B ， Cai W S ， Shao X G . Appl. Spectrosc. ， 2022 ， 76 （ 7 ）： 773 - 782 .

Wang S Y ， Wang M ， Han L ， Sun Y ， Cai W S ， Shao X G . Spectrochim . Acta A ， 2022 ， 267 ： 120581 .

Chang T ， Zhao G . Adv. Sci. ， 2021 ， 8 （ 6 ）： 2002425 .

Su C L ， Wang H P ， Cai W S ， Shao X G . J. Mol. Liq. ， 2024 ， 402 ： 124795 .

Views

165

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

30 Years of Near Infrared Spectroscopy Analysis Technology in China—Review，Commentary，and Future Prospects

Research Progress in Near Infrared Aquaphotomics Technology and Its Applications in the Past Decade

Related Author

SHAO Xue-guang

LIU Yu

CHEN Pu

LI Jing-yan

XU Yu-peng

LIU Dan

CHU Xiao-li

Related Institution

Sinopec Research Institute of Petroleum Processing Co.，LTD.

College of Pharmaceutical Engineering of Traditional Chinese Medicine，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine

Tianjin Key Laboratory of Intelligent and Green Pharmaceuticals for Traditional Chinese Medicine

College of Pharmaceutical Engineering of Traditional Chinese Medicine，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine

石油化工科学研究院

Address：100 Xianlie Middle Road, Guangzhou Postal code：510070
Tel：020-87684776,37656606 Fax：020-87684776 Email：fxcsxb@china.com
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 粤ICP备12017312号-3 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.
Total Visits：751162 Visits Today：451

⁰