首次接触近红外(NIR)光谱,是参加T.Kameoka先生主持的日本农林水产省重点课题《分散协调型多次元农産物情报センシングシステムの开発》。这个项目将近红外用于田间土壤、农作物(西红柿、葡萄)的实时测定,并将数据返回监测中心。后来,在九州大学出席日本化学工学年会,结识了Y.Ozaki教授,对近红外有了更多的了解。我们的研究先后发表在Appl Spectros、Bioproc Biosyst Eng、MMAS、JJCE等刊物。赴英国剑桥大学牛顿研究所短期学术访问,并赴日本早稻田大学与K.Nishihara教授开展合作等。用三年时间完成了我的博士学位。为了吸引海外留学生回国工作,中国留学基金委、中国大使馆组织评审“首届国家优秀自费留学生奖”(在美、日、英、德、法五国的博士留学生中评选100人)。我有幸获选,赴中国大使馆(东京)接受中国外交部副部长武大卫颁发的证书和奖金,我的导师T.Kameoka教授作为导师代表发言。
感念国家的厚爱,蒙台湾中央研究院院士、斯坦福大学刘太平教授推荐,我于2004年回国,进入暨南大学任教,同年评定为教授。中国科学院长春光机所的陈星旦院士,也是这一年到暨大创建“应用光谱”团队。和陈院士的认识,颇有传奇色彩:他让图书馆买了一本英文的近红外光谱学专著,这本书刚上架就被我借走了,他很吃惊,找到我,聊了十来分钟,他说:“你就是搞近红外的,我们一起做吧!”就这样,由校长特批,我从信息学院转入理工学院光电工程系,开启近红外之旅。
(一)近红外过程分析技术(PAT)的探讨
2005年,陈院士和我到广东湛江、广西宜州的甘蔗糖厂考察近红外在制糖过程的应用。从原料收购的按质论价、工艺质量监控、成品质量分级等环节,依次需要对初压汁、混和汁、清汁、清糖浆、糖蜜、白砂糖等中间及终产物的垂度、蔗糖分、还原糖分、pH值、色值等指标进行实时测定。还关注了制糖废水排放的COD检测、转基因甘蔗叶片的无损判别分析等。我们采集大量样品,通过很多实验,建立了上述各类样品及指标的预测模型。为近红外用于甘蔗制糖过程的在线分析,积累了大量数据和参数,在全国第一届近红外会议做了报道。我的体会是:在过程分析技术(PAT)中,近红外乃是珍贵的一线技术,但尚需要解决诸多技术问题。如,多过程、多目标、多参数的模型优化及动态维护才是问题的核心。
(二)在土壤、农产品、食品领域的创新应用