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近红外光谱分析技术及其在玉米育种中的应用* 焦仁海刘兴贰孙发明徐艳荣才卓 (吉林省农业科学院玉米所，公主岭136100) 摘要近红外光谱分析技术具有快速、简便、准确、环保、非破坏性、可同时测定样品 多种营养成分的优点。本文对近红外光谱分析技术及其在玉米品质育种、抗性育种、资源评价、 品种鉴定和分类等方面的应用加以阐述。 关键词近红外；玉米；育种 近红外光谱(NIR)分析技术是一种高效、快速的现代分析技术，它综合运用了计算机技 术、光谱技术和化学计量学等多个学科的必威体育精装版研究成果，以其独特的优点在多个领域特别是 在农业领域得到了广泛的应用。 I近红外光谱分析技术的发展过程 倍频和合频吸收信号较弱，谱带重叠，解析比较复杂，并且受当时技术条件的限制，该技术在 一个多世纪基本上没有得到发展。直到20世纪50年代，随着化学计量学和光谱分析的结合以 及一些研究者所做的大量工作，使得近红外光谱分析技术在农产品分析技术中得到了广泛的应 用。印年代中期，一些新的分析技术的出现和近红外光谱分析技术在应用中所暴露出的一些缺 点(如灵敏度低、抗干扰性差等)，使得该技术进入沉默时期。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的发展，特别是化学计量学方法很好地解决了光 谱信息提取和背景干扰等方面的难题，使得人们将研究目光重新投向近红外光谱分析技术。进 入90年代，近红外光谱分析技术步入了一个快速发展的新时期，它在农业领域的应用从分析 蛋白质、脂肪、水分等传统的高含量组分扩展到分析17种氨基酸等低含量组分，从分析粉末 样品扩展到非破坏性地分析农作物完整籽粒、果实及其他器官或部位。 2近红外光谱分析技术的特点 现代近红外光谱分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起 国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为“分析的巨人”，它的出现带来了又一次分析 技术的革命。与传统分析技术相比，近红外光谱分析技术能在几分钟内，仅通过对被测样品 *基金项目：农业部农业科技跨越计划(2004跨10)。 作者简介：焦仁海．男，1971年出生。助理研究员，在读硕士研究生。从事玉米遗传育种研究。电话：0434— 6156948；E一划：jiaccEahai@163．corna 通讯作者：才卓，研究员．吉林省农科院玉米所所长，国家玉米工程中心(吉林)副主任，国家玉米改良中心公主岭 分中心主任。 162 完成一次近红外光谱的采集测量，就可以同时完成其多项性能指标的测定(最多可达十余项 指标)。光谱测量时不需要对分析样品进行前处理；分析过程中不消耗其他材料或破坏样品； 分析重珊性好，成本低。现代近红外光谱分析是光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技 术与基础测量技术的有机结合。是将近红外光谱所反映的样品基团、组成或物态信息与标 准。或认可的参比方法测得的组成或性质数据，采用化学计量学技术建立校正模型来快速预 测其组成性质。可直接或间接地为企业创造经济效益。 ． NIR分析技术的应用，将显著提高化验室工作效率，节省大量费用和人力，改变化验室 面貌。．在线分析技术能及时提供被测物料的直接质量参数，与其他先进技术配合进行质量卡 边操作，用于生产过程可产生巨大的经济效益和社会效益。NIR技术推动了各相关技术的巨 大进步。 3近红外光谱分析技术的分析原理 谱主要是由分子振动的合频和倍频所产生的，谱峰较宽，信号易获取且信息量大，它主要是 由分子的振动能级变化产生的，它足由与氢原子有关的基团，如O—H、N-一H、c—H键的 伸缩振动产生。近红外谱区光的频率与有机分子中含氢原子基团(c—H、N—H、o—H、S— 频带，才能在NIR区形成具有一定强度的倍频带；研究还表明，只有与氢原子有关的官能团 谱分析技术作为一种分析手段，可以测定天然产物中与这些基团有直接或间接关系的有关成 分。当特定波长的辐射投射到固体样品上时，其漫反射光是辐射深人到样品内部后的反射， 巳包含样品成分对该波长的吸收信息，所以与样品中某成分含量大小有关。与作物品质有关 的蛋白质、脂肪、糖类、油分含量以及有机酸，分子中都含有各种含氢基团，因此，通过近 红外光谱分析可以直接测定生物样品中这些成分的含量。 4近红外光谱分析技术在玉米育种中的应用 在玉米品质育种、抗性育种、资源评价、品种鉴定和分类中，往往需要不破坏被测样 品，近红外光谱分析可以直接测定生物样品中这些成分的含量，在欧