淺析近紅外分析儀在玉米質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

◎ 谷忠超

（黑龍江象嶼農(nóng)業(yè)物產(chǎn)有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

一直以來，玉米被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品中，如生活中較為常見的玉米淀粉、味精和飼料等，均與玉米聯(lián)系頗深。從工業(yè)生產(chǎn)角度來看，引進先進的儀器，構(gòu)建有效的檢測活動，對檢測玉米品質(zhì)至關(guān)重要。

一般來說，常見的玉米水分檢測方法有105、130 ℃烘箱衡重法等，但其所需時間為2～5 h，雖然應(yīng)用全顆粒電阻式測量方式，能夠節(jié)約一定時間，但此種方法備受樣品狀態(tài)影響，準確度不理想，對玉米淀粉的檢測也差強人意[1]。因此，本文引進近紅外分析儀，旨在提升檢測效率和精度，推動玉米工業(yè)化發(fā)展。

1 近紅外分析儀應(yīng)用概述

相較于其他分析儀器，在玉米質(zhì)量檢測中，使用近紅外分析儀進行測定時，整個過程只需要2～3 min，檢測效率極高。同時，該儀器誤差相對較小、檢測結(jié)果精準度較高，所得的測定結(jié)果也能夠滿足國家標準要求[2]。從目前的使用情況來看，此類儀器可以在實驗室中使用，也可以根據(jù)需求在戶外現(xiàn)場使用，從而滿足玉米不同階段的品質(zhì)檢測要求。然而，受技術(shù)、資金等因素影響，目前近紅外分析儀的推廣度相對較低，這也是未來相關(guān)推廣人員需要重點關(guān)注的內(nèi)容。

2 近紅外分析儀工作原理

近紅外分析儀具有高精密性、技術(shù)性的特點，在國外已成熟應(yīng)用。早期，受資金、技術(shù)等方面的限制，近紅外分析儀在我國較少應(yīng)用，近年，隨著科技的發(fā)展，近紅外分析儀的應(yīng)用逐漸增多。從近紅外分析儀的分析原理來看，其以朗白-比爾定律為核心，基于不同物質(zhì)分子對紅外線的特性吸收差異，以其測量對象為反射光，適用于不透明物質(zhì)。同時，在運用近紅外分析儀時，分析人員要選擇合適的實驗方法，分析設(shè)備對于不同波長光的吸收情況，從而最大限度地保障檢測結(jié)果。

將近紅外分析儀應(yīng)用于玉米質(zhì)量分析中，通常包括以下步驟：在工廠校準期間，可基于實驗數(shù)據(jù)和線性回歸，得出相關(guān)常數(shù)；在校準測試期間，可換取樣品，分析校準結(jié)果適用性；在分析期間，掃描樣品測出相關(guān)值，代入方程后即可獲取結(jié)果。

3 校準階段

3.1 儀器設(shè)備

近紅外分析儀、烘箱、稱量瓶、水浴鍋、分析天平、溫度計、旋光儀、濾紙和錐形瓶。其中，分析天平精確到萬分之一。

3.2 相關(guān)藥品

甘油、硫酸鋅、亞鐵氰化鉀和無水氯化鈣。

3.3 檢測的優(yōu)勢

本次檢測使用專用取樣器，完成標準取樣，隨后將其送到實驗室進行檢測，并利用近紅外設(shè)備獲得檢測數(shù)據(jù)，完成相關(guān)數(shù)據(jù)分析，從而快速完成檢測分析解讀，得到準確的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。整個分析活動依托計算機軟件，完成質(zhì)量檢驗工作，所有分析指標的直觀性較強，有利于后續(xù)檢測活動的進行。

3.4 校準

（1）在校準活動中，樣品選擇與制備，都會影響校準結(jié)果的合理性與科學(xué)性。在具體實踐中，檢測人員需要細致選擇樣品，嚴格把控樣品的水分含量和淀粉含量，將其控制在特定的范圍內(nèi)。本次檢測樣品水分范圍為9.8%～15.8%、淀粉含量為59%～66.9%，使用分樣器將縮分樣品到100 g 左右，做粉碎處理后，裝于樣品瓶。

（2）由專業(yè)人員開展實驗室基準分析活動。本次檢測應(yīng)用水分快速法和谷物籽粒粗淀粉測定方法，平行測定取平均值。在進行理化分析階段，將分析儀與電腦相連接進行數(shù)據(jù)掃描。另外，本次檢測選擇濾光片數(shù)量為20、樣品數(shù)量為120，由專人操作，確保進樣一致。

（3）整理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。在此階段，錄入準確的數(shù)據(jù)，利用儀器軟件進行線性分析。刪除差別大的樣品后，選擇濾光片，運用相關(guān)程序，再次進行線性分析，并利用得出校準的相關(guān)系數(shù)和預(yù)測標準誤差，確定最終校準。在本次實驗分析活動中，要求刪除的樣品數(shù)據(jù)量不能超過樣品總數(shù)的10%，如果超過了該數(shù)值，那么此次所得的數(shù)據(jù)均視為無效。此次實驗后，刪除水分數(shù)據(jù)2 組、淀粉數(shù)據(jù)5 組[3]。表1 為具體的校準數(shù)據(jù)和國家標準要求一覽表，將本實驗數(shù)據(jù)與其進行對比可知，本次校準數(shù)據(jù)合格。

表1 玉米質(zhì)量校準數(shù)據(jù)和國家標準要求一覽表

4 校準測試階段

4.1 樣品選取制備

相關(guān)原則與校準相同，本次樣品數(shù)量為25 個。

4.2 測試數(shù)據(jù)和結(jié)果

相關(guān)測試信息數(shù)據(jù)見表2，基于測試可知，本次玉米質(zhì)量校準符合要求。

表2 玉米質(zhì)量校準測試數(shù)據(jù)一覽表

4.3 實際工作優(yōu)化

雖然上述測試理論上合格，但是在實際應(yīng)用階段，仍然存在問題。例如，玉米水分、玉米淀粉都是分析基而非收到基，究其原因在于，在操作階段，樣品均為實驗?zāi)シ鬯椋辉诜鬯殡A段，受磨過快的轉(zhuǎn)速影響，玉米樣品水分有所流失，水分流失既受玉米原始水分影響，也與粉碎樣品量和時間密切相關(guān)。因此，在實驗環(huán)節(jié)，應(yīng)用實驗?zāi)ズ戏鬯榱６戎茦樱瑴y試水分校準及潮糧分析的二次水分，結(jié)果均符合要求。同時，實驗證明，在一定范圍內(nèi)，玉米粉度對水分校準影響較小，潮糧雖然在特定溫度和時間范圍內(nèi)對水分校準有所影響，但最終結(jié)果也符合要求。另外，需要注意的是，在測定潮糧淀粉階段，需將溫度控制在50 ℃左右，時間控制在1 h 左右，待冷卻后再進行測定，以免影響淀粉性質(zhì)和最終結(jié)果。

5 近紅外分析儀應(yīng)用時的注意事項

5.1 建立可靠監(jiān)督管理機制

在近紅外分析儀的應(yīng)用階段，需基于現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境、獨特性能、基本特點等內(nèi)容，擬定可靠的監(jiān)督管理機制，以保證儀器工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，提高工作結(jié)果的可靠性。從實踐情況來看，應(yīng)注意以下內(nèi)容：①擬定定期檢查制度，明確具體工作內(nèi)容、工作要求等，以此保證設(shè)備運行的穩(wěn)定性，保證所得檢測結(jié)果的準確性。②擬定質(zhì)量評估方案，建立多元化評價方案，設(shè)置多元化評估指標，如響應(yīng)靈敏度、數(shù)據(jù)準確性等，以及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并擬定應(yīng)對措施，從而提高工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，提高檢測數(shù)據(jù)的準確性與合理性[4]。

5.2 擬定科學(xué)管理機制

①檢測機構(gòu)應(yīng)建立健全的管理機制，利用技術(shù)建立可靠的應(yīng)用模型，綜合分析相關(guān)內(nèi)容，基于實際情況建立科學(xué)管理機制，以此擬定完整的工作流程，提高整個操作過程的規(guī)范性。②在擬定管理機制的過程中，檢測機構(gòu)需要做好管理機制內(nèi)容的細化處理，保證管理機制的嚴謹性，以此提高檢驗結(jié)果的穩(wěn)定性。③在落實管理機制的過程中，需要做好相關(guān)內(nèi)容的整理工作，提取其中有價值的應(yīng)用數(shù)據(jù)，并基于得到的分析結(jié)果，完善現(xiàn)有管理機制，提高管理機制的指導(dǎo)性。

5.3 加強人員能力培訓(xùn)

近紅外分析儀對于人員專業(yè)能力有著較高要求。因此，在應(yīng)用過程中，檢測機構(gòu)需要做好相關(guān)人員綜合能力的培訓(xùn)工作，擬定配套培訓(xùn)課程，包括操作知識、安全防護意識等，從而提高培訓(xùn)課程的科學(xué)性，使相關(guān)人員可以熟練掌握相關(guān)設(shè)備的操作方法、保養(yǎng)要求，以此保證設(shè)備的應(yīng)用效率。除此之外，在完成培訓(xùn)后，檢測機構(gòu)需要對相關(guān)人員進行綜合能力測試，并將測試結(jié)果與相關(guān)人員績效、晉升關(guān)聯(lián)在一起，以此提高相關(guān)人員對于工作的重視度，減少人為因素對測試結(jié)果的負面影響[5]。

6 結(jié)論

綜上所述，本研究利用近紅外分析儀，構(gòu)建了玉米水分和淀粉測定與校準活動，結(jié)果符合國家標準要求，證明近紅外分析儀可應(yīng)用于玉米質(zhì)量檢測，值得大范圍推廣。然而，近紅外分析儀也有如下局限性：適用于常量成分檢測；分析未知樣品需預(yù)先建立校正模型；需要不斷對模型進行維護，以此提高所整理數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。