近红外反射光谱分析建模及应用研究进展.pdfVIP

CROPRESEARCH 2007(2) 油菜品质近红外反射光谱分析建模及应用研究进展 杨燕宇，陈社员 (湖南农业大学农学院，长沙410128) 摘 要:近红外反射光谱(NIRS)分析目前已经成为油菜育种中品质选择的必备手段，其可靠性、稳定性以及应用范围是育 种家非常关心的问题.综述了NIRS分析在油菜籽的脂肪酸组成、含油量、蛋白质含量、硫昔含量测定及其在小样品分析中 的可靠性情况，探讨了建模代表性样品选择和小样品分析样品杯改造的问题，并就拓展NIRS分析在油菜育种中的应用范 围进行了分析。 关键词:近红外反射光谱;油菜;育种;品质分析 中图分类号:5565.403.3 文献标识码:A 文章编号:1001一5280(2007)02一0152一05 在油菜育种工作中，如何快速准确且无损的对大 NIRS分析模型优劣取决于其校正决定系数 量的育种材料进行分析、选择一直是困扰育种家的一 (RZ)、校正内部检验决定系数(l一VR)、校正标准差 个难题。”世纪初发现的近红外光最终很好地解决了 (sEC)和校正内部检验标准差(SECV)。决定系数是反 这个难题。.在20世纪50年代，近红外光被成功用于农 映模型的回归直线/曲线与实测点的拟合程度，值越接 产品品质分析，随着80年代末期计算机技术的快速发 近1则越好，而越接近0则越差;标准差是反映模型预 展，该技术很快走向成熟，并被广泛用于各个行业[l.2〕。 测值与参考值(真值)之间的误差大小，标准差越小说 明所预测的值越可靠。 INIRS分析的原理和特点 L4NIRS分析的特点 1.I NIRS分析原理 近红外光以及其分析方式的特点，使NIRS分析 近红外光是波长为700~2600nm电磁波，波数 具有明显的优点:1)分析速度快，一般分析一份油菜籽 范围为13330一4O00cm一’，此段光谱区位于可见光与 只需Zmin;2)信息量大，可以同时分析出多种物质的 中红外光之间。有机物的氢基团(如C一H，N一H，0一 含量以及其它信息;3)不破坏种子，分析后的种子仍可 H，5一H)在近红外光的照射下，会发生伸缩、摆动等 以用于播种繁殖;4)基本不需要预处理，分析成本低; 基团运动，从而反映在光谱上有特征吸收。 5)操作简单，一般人员进行简单培训即可操作。 1.Z NIRS分析模型(定标方程)建立及分析原理 NIRS分析需要建立专一的模型是其最大的缺 在NIRS分析仪投人油菜籽分析之前，需建立所 点。NIRS分析模型的作物以及地域专一性很强，且由 需参数的油菜籽NIRS分析模型。建模的一般做法是: 于技术以及其它原因，仪器之间模型转移难度较大，每 先搜集一批具有代表性的油菜籽样品(样品集)，对其 台仪器模型一般需专门建立。建模工作需要有相关专 进行近红外光扫描获得吸收光谱。再由软件根据其马 业知识的人员，工作量大，耗费多，且所建模型每年都 氏距离自动精选代表性样品，并将样品集分为建模集 需要维护才能保证其稳定性与可靠性，这带来了很大 (校正集)和验证集。之后对所选样品进行传统化学分 不便。 析。最后将化学分析数据输人计算机，由软件建立相应 ZNIRS分析在油菜大样品品质分析中的应用 的定标方程，并利用验证集验证。分析过程中，仪器先 扫描样品得出光谱，然后利用定标方程计算，即可得出 2.1 月旨肪酸组成分析 样品的所需信息。 在早期NIRS分析只能针对单个或少数几个脂肪 1.3 评价NIRS分析模型优劣的标准 酸成分进行有效定量分析[，〕。1995年，velasco等首次 报道成功建立了油菜籽多种主要脂肪酸组成的NIRS 收稿日期:2007一02一21 分析定标方程，油酸