近红外光谱技术在农业生产中的应用

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　

第２８卷，第２期　２　０　０　８年２月　光谱学与光谱分析　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｖｏ１．２８，Ｎｏ．２，ｐｐ３０３—３０７　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２００８　

近红外光谱分析原理及其在牧草航天育种的应用前景　

任卫波　。，韩建国　，张蕴薇　，郭慧琴。　

１．中国农业大学草地研究所，北京　１０００９４　２．内蒙古农业大学生物工程学院，内蒙古呼和浩特０１００１８　３．中国农业科学院草质研究所，内蒙古呼和浩特０１００１０　

摘要近红外光谱（ＮＩＲＳ）的定量分析技术是一项高效、快捷检测样品中某种化学成分的分析新方法，近　

年来在饲料营养价值评估、土壤养分检测等方面得到了广泛的应用。文章简要介绍了ＮＩＲＳ技术产生和探测　

的基本原理、方法和技术特点，回顾了航天育种的研究进展及其在草类植物上的应用情况，然后从牧草营养　

成分分析、次生代谢产物预测、病虫害抗性鉴定、非生物胁迫抗性评估４个方面阐述了ＮＩＲＳ分析技术应用　

于草类植物航天育种的意义和潜在价值。ＮＩＲＳ技术不仅能提高育种选择效率、加快育种进程，还有助于诱　

变机理研究的深入，将其应用于草类植物航天育种有着重要的理论和实际意义。　

关键词近红外反射光谱法（Ｎ　Ｓ）；航天育种；牧草　

中图分类号：￥８１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—０５９３（２００８）０２—０３０３—０５　

引　言　

近红外光谱技术（ｎｅａｒ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，　简称ＮＩＲＳ）可利用物质在近红外光谱区特定的吸收特性快　

速检测样品中某一种或多种化学成分含量＿１］，是由Ｎｏｒｒｉｓ等　

在２Ｏ世纪７Ｏ年代开发出来的＿２］，具有快速，准确，高效，低　

成本及同时可检测多种成分（最多可达六种组分）等优点。随　

着ＮＩＲＳ硬件系统的不断改进和更新，其应用领域不断扩　

大，由最初的农业领域迅速扩大到食品、医药、化工、纺织、　

环保等许多领域＿３］。目前，尽管ＮＩＲＳ技术在其他领域发展　

近红外光谱分析及其应用简介

1、近红外光谱分析及其在国际、国内分析领域的定位

近红外光谱分析是将近红外谱区（800-2500nm）的光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与基础测试技术交叉结合的现代分析技术，主要用于复杂样品的直接快速分析。近红外分析复杂样品时，通常首先需要将样品的近红外光谱与样品的结构、组成或性质等测量参数（用标准或认可的参比方法测得的），采用化学计量学技术加以关联，建立待测量的校正模型；然后通过对未知样品光谱的测定并应用已经建立的校正模型，来快速预测样品待测量。

近红外光谱分析技术自上世纪60年代开始首先在农业领域应用，随着化学计量学与计算机技术的发展，80年代以来逐步受到光谱分析学家的重视，该项技术逐渐成熟，90年代国际匹茨堡会议与我国的BCEIA等重要分析专业会议均先后把近红外光谱分析与紫外、红外光谱分析等技术并列，作为一种独立的分析方法；2000年PITTCON会议上近红外光谱方法是所有光谱法中最受重视的一类方法，这种分析方法已经成为ICC（International Association for Cereal Science

and Technology国际谷物科技协会）、AOAC(American Association

of Official Analytical Chemists美国公职化学家协会)、 AACC（American Association of Cereal Chemists美国谷物化学家协会）等行业协会的标准；各发达国家药典如 USP(United States

Pharmacopoeia美国药典)均收入了近红外光谱方法；我国2005年版的药典也将该方法收入。在应用方面近红外光谱分析技术已扩展到石油化工、医药、生物化学、烟草、纺织品等领域。发达国家已经将近红外方法做为质量控制、品质分析和在线分析等快速、无损分析的主要手段。

我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚，上世纪70年代开始，进行了近红外光谱分析的基础与应用研究，到了90年代，石化、农业、烟草等领域开始大量应用近红外光谱分析技术，但主要是依靠国外大型分析仪器生产商的进口仪器。目前国内能够提供完整近红外光谱分析技术（近红外光谱分析仪器、化学计量学软件、应用模型的研发）的公司正处于发展阶段。由于我国经济的快速发展，持续发展型经济与建立节约型社会方针的确定与贯彻我国生产、科研、教学领域和市场对产品的检测与控制要求迫切，按照国际经验，近红外光谱分析技术将是一种首选技术。随着国产近红外光谱仪的研制和生产，近红外光谱分析技术在分析界必将为更多的人所认识和接受，会在越来越多的领域广泛应用。

近红外技术在饲料中的应用

近红外光谱技术(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)是一种快速、准确、无损的分析技术,在饲料行业中有着广泛的应用。

1. 饲料原料成分分析

近红外技术可以快速、准确地测定饲料原料中的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、灰分等主要营养成分,是传统化学分析方法的有力补充。

2. 饲料添加剂及其他成分分析

近红外技术还可以用于检测饲料中的添加剂如维生素、氨基酸、矿物质等,以及霉菌毒素、农药残留等有害物质。

3. 饲料品质评价

通过对饲料营养成分、физ化特性等的检测,可对饲料品质进行全面评价,为配合比设计提供依据。

4. 工艺过程控制

将近红外分析仪应用于生产线上,可实时监控原料及产品质量,为工艺调控提供数据支持。

5. 成分标定和产品识别

利用近红外光谱特征,可以建立产品指纹图谱库,用于饲料原料和产品的快速识别和分类。

近红外技术操作简单、分析速度快、无需复杂的样品制备过程,在饲料质量控制和研发中发挥着重要作用。随着技术的不断完善,其在饲料行业的应用将更加广泛。