近紅外光譜法檢測玉米秸稈纖維素的含量

1 前言

玉米是供作飼料為主的糧、經(jīng)、飼兼用作物，玉米秸稈也是工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要生產(chǎn)資源。作為一種資源，玉米秸稈含有豐富的營養(yǎng)和可利用的化學(xué)成分，可用作畜牧業(yè)飼料的原料。長期以來，玉米秸稈就是牲畜的主要粗飼料的原料之一。玉米秸稈占整株玉米生物學(xué)產(chǎn)量的 50%以上，是反芻動物重要的粗飼料來源。隨著人們對高營養(yǎng)價值的需求量逐漸增加，動物飼養(yǎng)商對其所用的飼料的營養(yǎng)價值也越來越關(guān)注，因而飼料中營養(yǎng)組分的評價也就成為動物飼養(yǎng)過程中一個必不可少的環(huán)節(jié)。

玉米秸稈中纖維素含量是衡量其營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)之一，而纖維素的常規(guī)分析方法速度慢，成本較高，不適合大批樣品的測定和對育種中間材料的篩選。近紅外分析技術(shù)具有分析快速、簡便、非破壞性以及可同時進(jìn)行多組分測定等優(yōu)點(diǎn)。因此此方案使用海能SpectraStar近紅外光譜儀快速、準(zhǔn)確分析玉米秸稈纖維素的方法，具有實際意義。

2 實驗部分

2.1 儀器條件：

實驗儀器為海能SpectraStar 1400近紅外光譜儀，主要部件包括：單色儀、集成電腦、電源適配器，置頂旋轉(zhuǎn)測樣系統(tǒng)。UCal采集處理軟件，內(nèi)置建模軟件。測樣方式：漫反射方式;檢測方法：置頂旋轉(zhuǎn)測樣系統(tǒng);實驗所用的參數(shù)設(shè)置為：波長范圍：1400nm ~ 2500nm，波長步長：1.0nm，平均次數(shù)：60次。

2.2 實驗方法：

儀器使用海能SpectraStar 1400近紅外光譜儀掃描軟件進(jìn)行光譜采集。采用置頂旋轉(zhuǎn)測樣方式。

1) 使用研磨機(jī)將玉米秸稈粉碎，使其顆粒均勻，狀態(tài)一致性要好。

2) 將粉碎后的玉米秸稈樣品裝入底部為石英玻璃的樣品杯中，要求每個裝樣的密度一致。

3) 將盛有玉米秸稈的樣品杯放置在旋轉(zhuǎn)臺上，樣品隨杯勻速轉(zhuǎn)動，采用漫反射的方式對樣品不同部位進(jìn)行掃描。

實驗共備置80個玉米秸稈樣品，其中70個作矯正集樣品，用于建模，其余10個作驗證集樣品，用于評價模型。對矯正集每個樣品掃描2 次，得到140 張光譜。這些光譜都對應(yīng)該樣品

的纖維素含量數(shù)據(jù)。光譜采用數(shù)學(xué)處理，有效消除基線漂移和部分噪音信息，含量數(shù)據(jù)和光譜數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，使用偏最小二乘法計算，創(chuàng)建模型。

如圖1可以看出，玉米秸稈中纖維素含量與近紅外光譜有很好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9571。使用模型對驗證集樣品進(jìn)行預(yù)測，其最大相對偏差為5.8%，其余都在4%以內(nèi)。

3 結(jié)果與討論

采用海能SpectraStar 1400近紅外光譜儀快速、高效檢測玉米秸稈中纖維素的含量是可行的。采用PLS建立了定量模型，矯正集中樣品的預(yù)測值與化驗值有很好的相關(guān)性。近紅外技術(shù)檢測玉米秸稈纖維素，無需對樣品進(jìn)行繁雜的處理，并且可以同時檢測多個組分。分析速度，結(jié)果準(zhǔn)確，具有常規(guī)化學(xué)方法所不具有的優(yōu)點(diǎn)。