近红外种子科学研究进展1.doc

成绩 中国农业大学 课程论文 （2015-2016学年春季学期） 论文题目： 近红外光谱分析技术应用于种子检测 的研究进展 课程名称： 种子科学研究进展 任课教师： 董 学 会 专 业： 种 业 领 域 学　 号： SY20143010087 姓　 名： 张 新 玉 近红外光谱分析技术应用于种子检测的研究进展 摘要：近红外光谱分析技术(NIRS)是具有速度快、效率高、稳定性好、不破坏样品、成本低、无污染等特点的检测技术，已广泛应用于农林牧、食品、化工等诸多领域。本文简要介绍了近红外光谱分析技术的检测原理、发展历程、技术优缺点，主要介绍了近红外光谱分析技术在农业种子定性、定量分析上的应用进展，并对近红外光谱技术在种子质量检测应用上存在的问题进行了分析与展望。 关键词：近红外光谱， 种子检测，定性分析，定量分析 1近红外光谱分析技术 近红外光是指波长在 780 ～2 526 nm 780 ～ 1100 nm1100 ～2 526 nm90 年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术， 是光谱测量技术与化学计量学学科的有机结合，被誉为分析的巨人［1］。 量测信号的数字化和分析过程的绿色化又使该技术具有典型的时代特征[2]。 近红外光谱大致经历了5个发展阶段。50 年代以前人们对近红外光谱已有初步的认识，但由于缺乏仪器基础， 尚未得到实际应用； 50 年代， 随着商品化仪器的出现及 Norris 等人所做的大量工作，近红外光谱技术在农副产品分析中得到广泛应用［ 3~ 5］； 60 年代中期，随着各种新的分析技术的出现加之经典近红外光谱分析暴露的灵敏度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠了该技术在分析测试中应用，由此近红外光谱进入一个沉默的时期，除在农副产品分析中开展一些工作外，新的应用领域几乎没有拓展，Wetzel 称之为光谱技术中的沉睡者［6］；80年代以后，计算机技术的迅速发展带动了分析仪器的数字化和化学计量学学科的发展， 通过化学计量学方法在解决光谱信息的提取及背景干扰方面取得良好效果， 加之近红外光谱技术在分析样品上所独有的特点， 使人们重新认识了近红外光谱的价值， 近红外光谱在各领域中的应用研究陆续开展， 数字化光谱仪器与化学计量学方法的结合形成了现代近红外光谱技术， 这个阶段堪称是一个分析巨人由苏醒到成长的时期。进入 90 年代，近红外光谱在工业领域中的应用全面展开，由于近红外光在常规光纤中良好的传输特性，使近红外光谱在线分析领域得到很好应用， 并取得极好的社会和经济效益，从此近红外光谱步入一个快速发展的时期。近红外光谱分析技术的主要特点有：分析速度快，一秒内即可完成分析；分析效率高，可同时对样品的多个组成或性质进行测定；分析成本低；测试重现性好，样品测量一般无需预处理；便于实现在线分析；典型的无损分析技术；环境友好型分析技术。近红外光谱分析技术也有一些弱点，一是测试灵敏度相对较低，这主要是因为近红外光谱作为分子振动的非谐振吸收跃迁几率较低， 一般近红外倍频和合频的谱带强度是其基频吸收的1/10到1/10000， 就对组分的分析而言， 其含量一般应大于 0.1%； 二是一种间接分析技术，方法所依赖的模型必须事先用标准方法或参考方法对一定范围内的样品测定出组成或性质数据， 因此模型的建立需要一定的化学计量学知识、 费用和时间， 另外分析结果的准确性与模型建立的质量和模型的合理使用有很大的关系。三是采集光谱时，易受外界因素的干扰，如温度、湿度、地域、样品形态、仪器等，这些干扰因素容易导致光谱失真，需建立相应的光谱预处理方法，以提高信噪比。 现代近红外光谱技术的应用范围较广，如应用于农副产品，石油化工和基本有机化工、高分子化工、制药与临床医学、生物化工、环境科学、纺织工业和食品工业等领域。在农业领域，近红外光谱可通过漫反射方法， 将测定探头直接安装在粮食的谷物传送带上 检验种子或作物的质量，如水分、蛋白含量及小麦硬度的测定 ［7，8］。还用于作物及饲料中的油脂、氨基酸、糖分、灰粉等含量的测定以谷物中污染物的测定［9］；近红外光谱还被用于烟草的分类、棉花纤维、饲料中蛋白及纤维素的测定，并用于监测可耕土壤中的物理和化学变化[10]。 2 近红外光谱分析技术在种子定性分析上的应用 2.1 种子纯度及品种鉴定 现代近红外光谱分析技术在种子定性分析上主要应用于种子纯度及品种的鉴定。制种过程中， 母本去雄不彻底是导致种子纯度