近红外光谱技术在农业中的应用

第１１期（总第８２期）　农产品加工。学刊　２００６年１　１月　ＡｃａｄｅｒＩＩｉｃ　Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ　ｏｆ　Ｆａｒｍ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｎｏ．１１　Ｎ０ｖ．　

文章编号：１６７１—９６４６（２００６）１　１－００４６—０２　

近红外光谱检测技术在农业和食品分析中的应用　

周　超，陈兴苗，　刘燕德　

（江西农业大学，南昌３３００４５）　

摘要：主要介绍近红外光谱检测技术在农业和食品分析中的应用。作为一种简单、快速、无损伤及无污染的检测手　

段，近红外光谱在鉴定原料的真伪、原料中有效成分的含量、有毒组分的识别和水果内部成分测定等方面具有独特　

的效果，因此在农业和食品等领域得到了广泛的应用。　关键词：近红外光谱；无损检测；农业；食品；应用　

中图分类号：ＴＳ２０７　文献标志码：Ａ　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｅａｒ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

‘ｔｏ　Ａｇｒｉｃｕｈｕｒｅ　ａｎｄ　Ｆｏｏｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　

Ｚｈｏｕ　Ｃｈａｏ，Ｃｈｅｎ　Ｘｉｎｇｍｉａｏ，＂Ｌｉｕ　Ｙａｎｄｅ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｎｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００４５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｅｘｔ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｅａｒ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＮＩＲＳ）ｆｏｒ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｆｏｏｄ．Ａｓ　ａ　ｋｉｎｄ　

ｏｆ　ｓｉｍｐｌｅ，ｆａｓｔ，ｎｏｎ—ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ，ｎｏｎ－ｐｏｌｌｕｔｅｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｎ，ｔｈｅ　ＮＩＲＳ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｍａｎｙ　ａｓｐｅｃｔｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｎ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｆｏｏｄ　ｄｏｍａｉｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｅａｒ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ；ｆｏｏｄ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

２０１２年８月　２０１２，３４（４）：４５５—４６０　中国油料作物学报　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｏｉｌ　ｃｒｏｐ　ｓｃｉｅｎｃｅｓ　

近红外光谱技术在农产品品质检测中的应用　

谭正林　，吴谋成　，傅廷栋　

（１．湖北经济学院旅游与酒店管理学院湖北武汉，４３０２０５；２．华中农业大学作物学博士后科研流动站，　湖北武汉，４３００７０）３．湖北物流发展研究中心，湖北武汉，４３０２０５）　

摘要：近红外光谱技术是一种新型的无损检测技术，在许多领域都得到了很好的应用。本文从农产品中各种　物质成分含量预测、分类鉴别、腐烂鉴别、实时监测几个方面综述了近红外光谱技术在农产品品质检测上的应用，　并对其在仪器硬件的研究和开发、化学计量学方法的探索与研究以及快速在线检测方法的研究等方面的发展趋势　进行了展望。　关键词：近红外光谱；农产品品质；检测；综述　

中图分类号：ＴＮ２１９，￥３３０．３　５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—９０８４（２０１２）ｏ４—０４５５—０６　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　ｎｅａｒ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｏｆ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｐｒｏｄｕｃ￣　

ＴＡＮ　Ｚｈｅｎｇ—ｌｉｎ　，ＷＵ　Ｍｏｕ～ｃｈｅｎｇ　，ＦＵ　Ｔｉｎｇ～ｄｏｎｇ　

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＴｏｕｒｉｓｍ　ａｎｄ　Ｈｏｔｅｌ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｈｕｂｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＥｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｗｕｈａｎ　４３０２０５，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｐｏｓｔ—ｄｏｃｔｏｒａｌ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｇｒｏｎｏｍｙ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７０，Ｃｈｉｎａ　

３．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｈｕｂｅｉ　Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｗｕｈａｎ　４３００２５，Ｃｈｉｎａ）　

光谱及成像技术在农业中的应用

光谱及成像技术在农业中有广泛的应用，可以用于农作物监测、病虫害诊断、土壤分析和农业管理等方面。以下是光谱及成像技术在农业中的一些具体应用：

1. 植被指数监测：通过使用遥感和成像技术，如近红外(NIR)和红外(IR)光谱，可以计算出植被指数，如归一化植被指数（NDVI），反映植物叶绿素含量和生长状况，用于监测农作物的健康状况和生长趋势。

2. 病虫害诊断：光谱成像技术可以检测农作物叶片的光谱特征，例如叶片表面的色素变化和反射率变化，从而帮助识别和诊断病虫害。这种技术可以帮助农民及时发现并采取措施来控制病虫害的扩散。

3. 土壤质量分析：利用光谱技术，可以分析土壤的光谱特征和化学成分，如土壤有机质含量、质地和养分含量。这对于土壤的健康评估和农业管理非常重要，可以有针对性地施肥和调整土壤pH值等。

4. 水资源管理：通过使用多光谱成像技术，可以监测水体中的浑浊度、营养盐含量和蓝藻等问题，帮助农业管理者更好地管理水资源，减少水资源污染和浪费。

5. 作物生理参数监测：利用高光谱成像技术，可以测量农作物的光谱反射率，从而计算出作物的生理参数，如叶绿素含量、水分胁迫和氮素状况等。这些参数对于合理的灌溉和施肥管理至关重要。

6. 遥感技术：使用遥感技术，如卫星遥感和无人机遥感，可以实时监测农作物的生长状况、病虫害情况和土地利用等。这为农业管理者提供了及时、全面的信息，有助于决策和管理。

综上所述，光谱及成像技术在农业中的应用非常广泛，可以为农业生产提供重要的数据支持和决策参考，帮助农民提高生产效率和质量，实现可持续农业发展。

综述报告　近红外光谱技术在药物分析中的应用　２０１０年第ｌ９卷第１８期　周嵩煜　（广西壮族自治区玉林食品药品检验所，广西玉林　５３７０００）　摘要：概述了近红外光谱分析技术的特点及其在药物原料、药物制剂分析、药物在线监测控制以及在中药领域的应用，并讨论了近红外光　谱技术药物分析应用中存在的问题。　关键词：近红外光谱；化学计量学；药物分析；中药；进展　中图分类号：Ｒ９１７；ＴＱ４６０．７２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—４９３１（２０１０）１８—００８４—０４　近红外光谱ｎｅａｒ—ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＮＩＲＳ）介于可见光谱区与　中红外谱区之间，谱区范围为１２　８２０—３　９５９　ｃｍ　（７８０～２５２６　ｎｍ）”】，　主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁　时产生的。该谱区主要是Ｃ—Ｈ，Ｎ—Ｈ，Ｏ—Ｈ等含氢基团的倍频及　合频吸收，特点是谱带较宽、重叠严重，难以用传统的方法解析图　谱，但该谱区包含的信息量极其丰富，随着计算机技术的提高，多　变量统计分析技术的开发以及仪器制造技术的发展，解决了该谱　区解析的困难。近红外光谱技术是一种现代高新分析测试技术，主　要包括近红外光谱仪、化学计量学软件和应用模型３个部分，具有　分析速度快、样品处理简单、无需试剂、无污染、多组分检测等特　点，已被广泛应用于谷物、石油化工产品、食品、纺织品、烟草等的　分析测定，而在药物分析方面的应用也１３趋广泛。现就近年来其在　药物分析方面的应用进行综述。　１　特点　近红外吸收光谱的特点包括：随着基频振动合频和倍频的增　加，吸收峰重叠得越严重；多组分复杂样品的近红外光谱不是各　组分单独光谱的叠加；消光系数弱，穿透样品的能力强（最深可达　５　Ｃ／Ｆ／）；需要化学计量学技术从复杂的光谱中提取信息（世界流行　算法为偏最小二乘法，即ＰＬＳ）。近红外光谱分析技术的测量过程包　２００５，２８（９）：７７４—７７５．　【６］李药兰，李克明，苏妙贤，等．猴耳环抗病毒有效成分研究［Ｊ］．中国中　药杂志，２００６，３１（５）：３９７—４００．　［７】郭晓宇，王乃利，宝丽，等．猴耳环的化学成分及其对Ｔ淋巴细胞增　殖的影响［Ｊ】．中国药学（英文版），２００７，１６（３）：２０８—２１３．　［８】苏妙贤，唐之岳，黄伟欢，等．猴耳环化学成分研究【Ｊ　Ｊ．中药材，２００９，　３２（５）：７０５—７０７．　【９】吴蓉蓉，黄杰昌，雷佳，等．猴耳环提取物的新用途：中国，２００６１００３３６９８，２　［Ｐ］．：１０Ｏ６一ｌＯ一２５．　［１Ｏ］郭耀威，李沛波．猴耳环提取物抗炎作用的实验研究【Ｊ］．中国医药　杂志，２００７（１２）：２３—２４．　［１１】张中贤，黄剑臻，李沛波．猴耳环水提取物抗流感病毒的实验研究［Ｊ】．　中国热带医学，２００８，８（１）：３０—３４．　【ｌ２】兰小玲，黄跃，杨广林．猴耳环消炎片治疗咽喉炎、扁桃腺炎２００例　疗效观察［Ｊ】．实用Ｉ晦床医学，２００７，８（２）：８９—９Ｏ，９２．　［１３】杨孟君．纳米猴耳环消炎制剂药物及其制备方法：中国，ＣＮＯ１１００６７８．１【Ｐ］．　２００２—０８—２１．　ｎ４】叶耀良，廖志钟．一种提高药效的猴耳环制剂和制备方法：中国，　ＣＮ２００４１００９ｌ１３３．０［Ｐ］．２００５—０７—０６．　ｆ１５］李叶华，江岩．猴耳环消炎分散片及其制备方法：中国，ＣＮ２００４１００２３０３２．Ｘ　［Ｐ】．２００５一Ｏ１一ｌ２．　【ｌ６］昊蓉蓉，吴湘，雷佳，等．一种消炎口含片发明专利：中国，ｃ　Ｏ０４ｌｏｏ２７９ｌ３．　９『Ｐ］．２００６—０ｌ一１１．　【１７】苏薇薇，田珩，王小锐，等．猴耳环ＨＰＬＣ指纹图谱的构建方法及其　标准指纹图谱：中国，ＣＮ２００６１０１２２９２４．４【Ｐ】．２００７—０４—１１．　・８４・　括：选择校正样品集；对校正样品集分别测定其光谱数据和理化基　础数据；将光谱数据和基础数据用适当的化学计量方法建立校正　模型；采集未知样品的光谱数据，与校正模型相对应，计算出样品　的组分。由此可知，近红外光谱分析技术由３个部分组成，即测定　样品的硬件技术、利用化学计量方法计算测定结果的软件技术、针　对分析任务建立的校正模型。校正模型建立所用的计量学方法主　要有判别分析法（ＤＡ）、主成分分析（ＰＣＡ）、偏最Ａｘｅ－乘法（ＰＬＳ）、拓　扑学（ＴＰ）方法、人工神经网络（ＡＮＮ）、多元线形回归法（ＭＬＲ）以及　支持向量机（ＳＶＭ）一偏最／ｂ－＜．乘法相结合的ＯＳＣ—ＰＬＳ方法等…。　２　化学药物分析　２　１　定性分析　杨纯等　利用近红外反射光谱法对１Ｏ种Ｂ一内酰胺类抗生素　氨苄西林、阿莫西林、头孢曲松钠、头孢他啶（五水合物）、盐酸头孢　他啶、头孢呋辛钠、青霉素Ｇ、６一氨基青霉烷酸（６一ＡＰＡ）、７一氨基　头孢烷酸（７一ＡＣＡ）、７一ＡＣＴ（头孢曲松的中间体）的鉴别方法进行　了研究，结果表明，该方法无需对样本进行预处理，可直接扫描玻　璃瓶内样品，利用Ｖｉｓｉｏｎ软件，用波长空间相关法建立各样品近红　外光谱的鉴别数学模型，用待测光谱和每个产品的平均光谱计算　相关系数，若相关系数大于某一阈值，待测物即判为该产品，即可　【１８］刘永刚，王晓东，张小兵，等．猴耳环质量标准研究【Ｊ］．中国药师，　２００８．１１（１）：２９—３１．　ｆ１９】李镜友，张志坚，罗巧红，等．ＨＰＬＣ法测定不同采收期猴耳环中没食　子酸的含量［Ｊ］．中药材，２００９，３２（６）：９１５—９１６．　［２０】陈连剑，刘新宇．紫外分光光度法测定猴耳环消炎片中没食子酸的含　量［Ｊ】．广东医学院学报，１９９８，１６（４）：３２２—３２３．　［２１】万安凤，周　浪．ＨＰＬＣ法测定猴耳环消炎片中没食子酸的含量【Ｊ］．　中药材，２０００，２３（１１）：７０８．　［２２］刘起中，张家国，李京平．ＨＰＬＣ法测定猴耳环消炎片中没食子酸的含　量【Ｊ】．中成药，２００１，２３（９）：６８７—６８８．　【２３］李尔伟，万安凤，李镜友，等．猴耳环消炎片质量标准研究【Ｊ］．中药　材，２００３，２６（８）：５９２—５９３．　［２４】聂少平，王远兴，谢明勇，等．高效液相色谱法测定猴耳环消炎胶囊中　没食子酸的含量（Ｊ】．实用中西医结合临床，２００３（２）：３～４．　［２５］邹玉繁，汪小根．正胃片中药材的薄层色谱鉴别研究【Ｊ】．现代中药　研究与实践，２００６，２０（５）：４２—４３．　【２６】陈业光，李德潮．ＨＰＬＣ测定正胃片中没食子酸的含量【Ｊ］．中成药，　２００８，３０（９）：１００１３—１００１４．　［２７】袁静，肖　东．槲皮素抗肿瘤作用研究进展【Ｊ】．国外医学・中医　中药分册，１９９６（５）：４—６．　【２８】王艳芳，王新华，朱宇同．槲皮素药理作用研究进展ｆＪ】．天然产物研　究与开发，２００３，１５（２）：ｌ７１—１７３．　［２９】龙奇达，熊绍权，赵　霞．槲皮素的癌化学预防和抗肿瘤作用研究进　展［Ｊ】．中华妇幼临床医学杂志，２００８，４（４）：５７—５９．　（收稿日期：２００９—１０—２９；修回日期：２０１０—０４—０９）　中国药业Ｃｈｉｎａ　Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ