专用近红外谷物分析仪的研制与开发

　　国际粮价近年来连续大幅上涨，我国粮食需求持续增涨，预计今年将达到10350亿斤左右，产需的缺口需要进口来弥补，形势严峻。农业与粮食问题关系到国家安全，一直是我国政府关心的核心问题。近红外光谱分析仪属于我国农业部门与粮食部门对谷物与粮食品质分析所认可采用的技术，需求量大面广，国家虽然多次立项研究，但至今没有符合国情的批量生产的国产谷物分析仪〔1 -6]0

　　本仪器的研制属于北京世农绿方高新技术发展中心(现已整合到北京聚光世达科技有限公司)承担的下列两个项目:

　　“十五”前三年(2001 - 2003)项目“科学仪器通用软件平台的研制与开发”中的子课题“建立与完善我国部分农产品近红外光谱库”，该项目已经通过科技部验收。

　　“十五”后两年(2004 - 2005)项目“近红外光谱分析仪器研制与开发”中的子课题“CCD型短波近红外谷物专用分析仪”，该项目已经通过科技部验收。

　　本仪器具有国家农产品近红外光谱库系统的支撑，可按照用户的需求，捆绑小麦、玉米、水稻、大豆等重要农作物的近红外品质分析模型，应用于快速检测颗粒或粉末农作物样品的内部品质，检测项目包括各种与含氢基团有关的性质与组分如谷物中的蛋白质、淀粉、脂肪、硬度等。

　　本项目研制近红外谷物专用分析仪的目的是从J性能和价格上满足我国农业、食品和粮食领域对快速分析谷物样品的需求，其意义无疑是十分重大的。

　　1近红外光谱分析的简单介绍

　　近红外光谱分析是一种现代分析技术，可以应用于食品、农产品等复杂样品的快速无损分析。这种技术是运用化学计量学方法，通过待测量数学模型，建立光谱与待测量之间的数学关系，只要测定(需要分析的)样品的光谱，就可以运用数学模型，预测样品的待测量。数学模型的分析性能(准确度、稳定性、分辨率)是近红外光谱分析的关键。建模过程包括建模样品集的选择、建模样品近红外光谱与化学值的测定、光谱的优化、模型的试建、验证和评价，如果试建的模型性能符合要求，则可以作为备用模型，分析待测样时通过检验，如果备用模型符合要求，即可运用该模型分析待测样。图1是近红外光谱分析建立数学模型的过程。

　　由图1可见，建立数学模型需要光谱仪器、分析软件与样品资源3个基本部分，本“专用近红外谷物分析仪”的软件部分详见李军会“专用近红外光谱仪分析软件的研制”一文;样品资源部分，通过“十五”项目“建立与完善我国部分农产品近红外光谱库”，已经累积了充分的样品资源。本文着重介绍近红外光谱仪的研制。