[发明专利]新疆彩棉内在品质近红外光谱无损快速检测方法

说明书

本发明涉及一种新疆彩棉内在品质近红外光谱无损快速检测方法，该方法是由样品参数值的测定、样品集分类、样品近红外光谱扫描和样品集的建立、编辑棕色彩棉各样品集、建立定量校正模型、优化定量校正模型和快速检测步骤完成，通过近红外光扫描棉纤维，获得以物质含量为基础的光谱，为表征纤维品质提供了可行的手段。解决了目前彩棉在收购和加工环节中品质鉴定方面遇到的关键技术难题，值得在彩棉品质鉴定中推广应用。

技术领域

本发明涉及一种新疆彩棉内在品质近红外光谱无损快速检测方法。

背景技术

新疆在彩色棉研究与开发领域的领先地位，新疆诸多彩色棉研究机构和企业进行了常规 育种、分子标记辅助育种、转基因育种等大量卓有成效的工作，截止2012年，新疆共审定彩 色棉新品种23个，新品种的纤维品质都有显著改善。但是，彩色棉纤维品质改良依然是当前 彩色棉育种工作中的热点和难点问题。

因为纤维品质是多基因控制的数量性状，品质优劣无法直观体现，需要特定的仪器；目 前用于彩棉纤维品质测试仪价格昂贵，运行要求恒温恒湿，并且在我区保有量低，检测费用 高；因此很多育种工作者在田间选育的过程中不得不大幅压缩考种材料的数量，在这个过程 中就会出现漏筛，浪费得之不易的中间材料。因此彩色棉育种工作迫切需要一种简单、快捷、 低成本检测纤维品质的方法，解决纤维品质检测的共性问题。

彩色棉纤维品质育种过程中存在的检测手段不足的问题，也是许多从事小麦、大豆、玉 米、西瓜等作物育种工作的研究者面临的同类问题。

针对目前彩棉纤维品质测定仪器存在的局限性和不足，提出利用近红外光谱仪器对彩棉 多种品质同时进行快速定量分析的方法。该方法解决了目前新疆彩棉品质检测方法存在的测 试仪价格昂贵，测试实验室环境要求恒温恒湿，检测费用高等问题。

近红外光谱分析方法是记录物质中X-H基团(X＝H、C、N、O)的倍频或者合频吸收，通 过化学计量学的方法处理可以进行定性、定量分析。不同于一般分析方法，它的应用需要提 前建立定量或定性数学模型。

近红外光谱定量分析的流程分成两个大步骤：即建立数学模型(分析方法、预测方程) 并检验、优化模型的稳定性；以及应用数学模型，利用未知样品的近红外光谱，预测未知样 品中有关组分的含量或性质。

在近红外光谱分析中被测物质的近红外光谱取决于样品的组成和结构。样品的组成和结 构和近红外光谱之间有着一定的函数关系。使用化学计量学方法确定出这些重要函数关系， 即经过校正，就可以根据被测样品的近红外光谱，快速计算出各种组分的含量。近红外光谱 分析方法与其他分析方法相比具有：分析速度快，测量过程大多可在1min内完成；分析效率 高，通过一次光谱测量和已建立的相应校正模型，可同时对样品的多个组分或性质进行测定， 提供定性、定量结果；适用的样品范围广，通过相应的测样器件可以直接测量液体、固体、 半固体和胶状体等不同物态的样品光谱测量方便；样品一般不需要预处理，不需要使用化学 试剂或高温、高压、大电流等测试条件，分析后不会产生化学、生物或电磁污染；分析成本 较低(无需繁杂预处理，可多组分同时检测，测试重现性好；对样品无损伤，不影响样品的 二次销售；对操作人员的要求不苛刻，经过简单的培训就可胜任工作等独有的技术优势，因 此近红外光谱在食品安全，食品品质以及中草药品质鉴定等领域得到了广泛应用。

到目前为止，未见利用近红光谱无损快速检测彩棉内在品质的文献，但在光谱学与光谱 分析杂志上查到一篇“棉籽油分含量近红外无损检测分析模型与应用”，该文献研究的对象为 陆地白色棉的棉籽油，利用近红外光谱技术对陆地白色棉籽油的含量进行了无损、快速检测。 而本发明涉及的是棕色彩棉纤维品质指标，研究的对象领域与文献截然不同。

众多研究表明：彩色棉纤维主要由纤维素、半纤维素、纤维素伴生物以及色素物质组成， 纤维素伴生物包括可溶性糖类、蜡质、脂肪、蛋白质、果胶质、含氯物质和灰分等，除灰分 外，其它物质中均含有X-H基团(X＝H、C、N、O)，这就为利用近红外光谱预测纤维中这些物 质的含量奠定了物质基础。