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近红外光谱技术在农产品品质分析中应用

celan

2005/07/15

红外光谱（IR）

近红外光谱技术在农产品品质分析中应用
近红外谱区早在1800年就被发现。但是，受当时光谱仪性能和信息提取技术条件的限制，在中红外光谱技术快速发展期间，近红外光谱分析技术应用并不多。不过，由于早期科学家使用近红外光谱和多元线性回归分析进行水分、蛋白和脂肪含量测定取得的研究结果，激励人们对近红外光谱分析技术进行不断地研究。
随着计算机技术的高度发展和化学计量学学科的诞生，近红外与之结合产生了现代近红外光谱分析技术。近年来，尤其是近10年，近红外在仪器、软件和应用技术上获得了高度发展，以高效和快速的特点异军突起，曾被誉为分析巨人。
如在事先建立好校正模型的基础上，一个人使用一台近红外光谱仪仅需2分种即可完成一个样品的全性质（十几种）的测量。与传统分析方法相比，分析工作效率具有划时代的改变。近红外光谱仪除消耗少量电能外，不消耗任何试剂、标准物质和设备零件，被测样品量仅为几毫升，极为经济。一台近红外光谱仪用于控制分析，可以替代多种多台分析仪器，节省了大量设备、人力和物力。因此，近红外光谱技术的应用将使许多化验室的繁忙状况得以改观。近红外光谱仪用于过程分析，可及时反馈分析数据，实现装置的平稳运行和质量卡边操作，可产生巨大的经济效益和社会效益。
近红外光谱为分子振动光谱的倍频和组合频谱带，主要是含氢基团（C－H，O－H，N－H，S－H）的吸收。近红外光谱包含了绝大多数类型有机物组成和分子结构的丰富信息，不同的基团和同一基团在不同化学环境中的吸收波长有明显差别，可以作为获取组成或性质信息的有效载体。近红外吸收系数小，样品不经稀释直接测量，可分别用0.5～10厘米和0.1～0.5厘米长的测量池。样品池可用玻璃窗片，操作很方便。但近红外各谱带宽和交叠多，使用传统方法（工作曲线）难以进行定性和定量分析。现代近红外光谱分析依靠化学计量学和计算机技术有效地克服了这一局限。
近红外光谱不仅能够反映绝大多数的有机化合物的组成和结构信息，而且对某些无近红外光谱吸收的物质（如某些无机离子化合物），也能够通过它对共存的本体物质影响引起的光谱变化，间接地反映它存在的信息。加上近红外光谱可测量形式如漫反射、透射和反射，能够测定各种各样的物态样品的光谱，因此，近红外光谱分析已被广泛地应用到石油化工、农业、食品、生化、医药临床、造纸和环保等领域。
近红外光谱可以快速测定谷物和麦子的蛋白、脂肪和水分含量和硬度等性质。美国官方检测机构在谷物市场采用近红外光谱仪Infratec Models 1225和1226作为检测麦蛋白、豆蛋白和油脂含量的标准仪器，替代了传统的费时费力的克氏定氮和油脂抽提分析方法，每年平均分析16500个豆样品， 500000个麦样品。我国曾在小麦优良品种的筛选工作中使用了近红外光谱快速分析技术，大大提高了工作效率。加拿大谷物研究实验室使用近红外光谱快速测定硬质小麦的黄色颜料含量，分析结果与标准方法测定结果十分符合，对于硬质小麦的筛选可提高工作效率。近红外光谱在农业中的应用最早，分析的项目种类很多，如谷物产品缺陷和污染（杂种、虫害等）分析、家畜饲料品质分析，作物年龄测定、水果品质（甜度、脆度和口感）和蔬菜等级检验、棉花和木材的等级测定、烟草品质及成分测定等，替代传统分析方法，大大节约时间和分析费用。
from :http://www.aeol.cn/bbs/dispbbs.asp?boardID=37&ID=1560

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