近紅外光譜分析技術用于檢測種子質量
種子作為農業生產*基本的生產資料,種子質量是影響其種植價值的*重要特征,也是影響農業高產的關鍵因素之一。種子是進行植物生命的載體,而而種子凈度、發芽率、水分含量和生活力等是種子質量檢測的主要指標。隨著我國種子法的頒布,種子質量包括凈度、含水量、發芽率、活力、病蟲害、生活力等的檢驗指標出臺了相應的標準檢測方法,種子質量也有了明顯的改善。
傳統的質量檢驗方法主要有種子形態鑒定、標準發芽試驗、田間小區試驗、幼苗鑒別、以生化指紋為依據的電泳譜帶鑒定法和以DNA分子多態性為依據的分子標記鑒定法。但以上種子質量檢驗方法由于主觀因素,則結果差異較大,并且費時、費事,無法滿足當前種業市場快速發展的需求。
近紅外譜區是電磁波譜中很窄的區段,其波長范圍為近紅外光譜區介于可見光與中紅外光譜區之間,波長范圍在780-2526nm,近紅外光譜作為一種分析技術,可以測定有機物及部分無機物。許多物質種等到基團(如O—H,C—H,H—N等)在都有其固定的振動頻率。當分子受到近紅外線照射時,被激發產生共振,同時光的能量一部分被吸收,測量其吸收光可以得到極為復雜的圖譜,這種圖譜表示被測物質的特征。不同物質在近紅外區域有豐富的吸收光譜,每種成分都有其特定的吸收特征,這就為近紅外光譜定量分析提供了基礎。種子是由多種有機物組成的,種子質量的變化往往伴隨其內含物質的變化,這就為近紅外光譜分析技術在種子質量檢測上的應用提供了很大的可能性。
水分是種子生命活動的介質和生化變化的參與者,在種子生理學種將種子水分也看成種子中的化學成分。種子水分是我國種子質量指標之一,傳統的烘干干燥稱重法對樣品具有破壞性,且耗種量較大,不適用于資源短缺和價格昂貴的種子。近年來,已有很多的研究報道運用近紅外技術測定種子水分,已有的結果表明運用近紅外光譜技術可高效的測定玉米、水稻、小麥、棉花、花生等作物的種子含水量。采集種子的近紅外反射光譜,結合偏*小二乘法,采用交叉檢驗技術建立種子含水量模型。
淀粉是谷類作物種子中的主要化學成分,其含量的多少對谷類作物的影響也比較大。蛋白質和脂肪酸均是種子內的重要成分,因此應用近紅外光譜分析技術對其含量進行測定也成為一個趨勢。種子內有害生物的檢測也是種子質量檢測的重要組成部分,對植物檢疫的工作意義重大。目前近紅外光譜分析技術可以做種子品種鑒定、種子純凈度鑒定、種子發芽率測定、種子水分含量和生活力測定、種子活力和蟲害檢驗,以及水分,淀粉,蛋白質,脂肪酸等指標。
在近紅外光譜分析應用中經常遇到的一個問題是模型穩健性,包括模型的抗干擾能力和適用范圍,提高其適用范圍要解決的主要問題即模型傳遞,在某一儀器上建立的多元校正模型,在另一臺相同型號的儀器上使用時其預測結果產生較大的偏差,甚至校正模型根本無法使用。這種情況的發生是因為測量光譜不僅包含了樣品組分引起的光譜響應,還包含了儀器、測量條件的特性。模型傳遞問題是近紅外光譜技術中一個重要的問題,直接影響到模型的推廣與應用。布魯克的近紅外光譜儀很好的解決了模型傳遞這一問題,能夠實現模型在新舊儀器、不同型號之間***傳遞。這一問題的解決極大的提高布魯克近紅外光譜儀的實用性,其應用范圍也更加廣泛。
