儀器信息網(wǎng)訊日本靜岡制機(jī)株式會社(簡稱靜岡制機(jī)公司)，一家具有100多年歷史的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械制造公司，在加熱器、農(nóng)用機(jī)械等方面具有雄厚實力，同時也是近紅外谷物糧食成分分析儀器專業(yè)制造商。

　　早在本世紀(jì)之初，靜岡制機(jī)就在日本先聲奪人，開發(fā)出了面向市場的大米食味計。一炮走紅之后，腳步并沒有停下，2016年，靜岡制機(jī)公司又推出了最新一代高精度近紅外食味分析儀。這臺食味計能在對大米的水分、蛋白質(zhì)、直鏈淀粉、脂肪酸等成分精準(zhǔn)測定的同時，更能夠?qū)崟r評定大米的食味值，大米好吃不好吃，由食味分析儀來一錘定音，為大米在流通環(huán)節(jié)中的“按質(zhì)定價”提供了科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。近日，這款產(chǎn)品的研發(fā)者、靜岡公司近紅外工程師石津裕之受中國農(nóng)業(yè)大學(xué)韓東海教授邀請，到其實驗室進(jìn)行技術(shù)交流，儀器信息網(wǎng)編輯與他就近紅外相關(guān)話題展開交流。

日本靜岡制機(jī)株式會社近紅外工程師石津裕之(左)與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)韓東海教授(右)

　　大獲成功的第五代大米食味分析儀

　　石津裕之與近紅外的結(jié)緣起始于1999年。當(dāng)時日本農(nóng)業(yè)大量施用氮肥，作物吸收不了被雨水沖刷到河里，造成環(huán)境污染，在此背景下，石津裕之開始從事近紅外儀器研發(fā)工作，用于檢測目標(biāo)物中的氮元素含量。此后，他還參與了水果糖度檢測儀器的開發(fā)，在近紅外儀器研發(fā)領(lǐng)域積累大量經(jīng)驗。

　　2004年，懷揣近紅外儀器研發(fā)興趣的石津裕之加入日本靜岡制機(jī)株式會社，圍繞大米和茶葉研發(fā)了系列近紅外儀器設(shè)備，新一代高精度近紅外食味分析儀就是成果之一。石津先生介紹到：“我們最新研發(fā)的是靜岡制機(jī)公司第五代大米食味分析儀，產(chǎn)品在前四代的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，可測定大米中的淀粉、蛋白、脂肪等成分，最終依據(jù)食味給大米打分。日本依據(jù)品質(zhì)給大米定價，儀器判定的結(jié)果將直接影響大米定價?！?p>　　作為一家主打大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的百年企業(yè)，近紅外儀器在靜岡制機(jī)公司的事業(yè)版圖中占比僅為3%。但石津裕之表示：“近紅外業(yè)務(wù)占比雖小，可儀器的附加值卻很高。自公司第一代食味分析儀問世至今，臺式儀器已售出400多臺，便攜式售出600多臺，另外一款茶葉分析儀也有將近200臺的銷量?！? 在日本生產(chǎn)大米食味分析儀的4家廠商中，也僅有靜岡制機(jī)一家獲得日本農(nóng)林水產(chǎn)省和北海道設(shè)施協(xié)會的資質(zhì)認(rèn)定，這也是產(chǎn)品的核心競爭優(yōu)勢所在。

石津裕之與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)近紅外團(tuán)隊進(jìn)行技術(shù)交流

　　消除近紅外儀器“臺間差”是關(guān)鍵

　　從事近紅外儀器研發(fā)的十幾年間，石津裕之當(dāng)然也經(jīng)歷過許許多多，大大小小的攻關(guān)。當(dāng)筆者詢問在研發(fā)儀器時最看重什么時，他反復(fù)提到了“臺間差”這個詞。石津裕之表示：“大家都買了同一型號近紅外儀器，檢測同一批大米時候，稻農(nóng)的儀器測得的數(shù)值是6.8，大米中間商的儀器也是測得6.8，到了銷售成品米的超市的儀器那里，得出的結(jié)果卻變成了7.0，這就提示有可能是儀器臺間差造成的。在日本，數(shù)值相差0.1的大米價格上有可能差出幾千日元，因此測量不僅要追求精度，也要注意同型號之間的臺間差?！?p>　　近紅外儀器離散性大，如何消除每臺儀器的臺間差，這涉及到硬件開發(fā)、模型建立的環(huán)節(jié)，可以說是儀器研發(fā)的最大挑戰(zhàn)。為消除臺間差，石津裕之在這方面下了很大功夫，最終摸索出了依靠經(jīng)驗經(jīng)驗和提高分辨率的解決方法。

　　石津裕之拿光柵舉例，光柵的角度控制對近紅外而言非常關(guān)鍵，為對光柵實施更好的控制，石津裕之在研發(fā)的儀器底部增加了一個特殊裝置以調(diào)整光柵角度，提高儀器分辨率。他補(bǔ)充說：“盡管各零部件都是從市場上買回來的，但在組裝和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面卻加上了自己的想法?！贝送?，增加特殊濾光片以消除波長漂移，嚴(yán)格把控儀器溫度，也是石津裕之消除儀器臺間差的訣竅。

　　此外，石津裕之認(rèn)為儀器設(shè)備的維護(hù)也十分重要，這一點在于引導(dǎo)用戶規(guī)范操作。靜岡制機(jī)公司每年都會給用戶銷售大量大米標(biāo)準(zhǔn)樣品，用于儀器的日常校準(zhǔn)，既規(guī)范了操作，又創(chuàng)造了盈利。

　　交談最后，筆者詢問了石津裕之對近紅外發(fā)展的預(yù)期，他表示：“作為一項不可或缺的分析檢測技術(shù)，未來對于近紅外的需求肯定越來越多，而隨著技術(shù)進(jìn)步，儀器價格也將進(jìn)一步降低?！?p>

韓東海教授代表中國儀器儀表學(xué)會近紅外光譜分會贈送禮物

　　采訪結(jié)束后，韓東海教授也就本次對話發(fā)表了感悟：

　　在我們看到的專業(yè)新聞中，對于專家和學(xué)者的研究報道屢見不鮮，而對企業(yè)一線專業(yè)人員的報道少之又少。受技術(shù)、資金、成本、市場和經(jīng)驗積累等方方面面的限制，國內(nèi)的近紅外發(fā)展之路必然是研制各種各樣的專用近紅外儀器?；诟道锶~變換原理的儀器能夠解決臺間差，但因其成本高，難以大面積推廣應(yīng)用。而基于其他原理的儀器，如何消除臺間差是個不可回避的問題。借日本靜岡制機(jī)公司的石津裕之工程師來京之際，在我的建議下，儀器信息網(wǎng)的劉豐秋編輯犧牲休息時間，專程來我校對他進(jìn)行了專訪。

　　靜岡制機(jī)的石津裕之工程師為了研制測量精度逼近化學(xué)檢測精度的近紅外食味分析儀采取了諸多特殊措施。除了上述報道的以外，還采用了光柵掃描結(jié)構(gòu)而非CCD陣列;光譜預(yù)處理從不使用我們常用的一階導(dǎo)和二階導(dǎo);蛋白質(zhì)特征吸收波段選擇了噪聲較大的1000nm以上。這些看似非常規(guī)的做法，成為靜岡制機(jī)取勝的法寶。更多細(xì)節(jié)因涉及企業(yè)秘密，不便披露。對石津工程師的采訪雖然不能解答我們所有的問題，如能有些思路上的啟迪和幫助，我們倍感榮幸。

　　在與石津裕之工程師交流過程中，我的感悟是為了研制一臺專用的近紅外儀器，一是要充分了解物料的光物性、檢測精度要求。二是對待檢測成分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)物的光學(xué)特性實驗，探討特征吸收峰或波段。三是制定消除臺間差、溫度修正、校正波長漂移特殊措施。四是在滿足檢測要求的情況，考慮如何降低成本，設(shè)計儀器結(jié)構(gòu)?？偠灾t外應(yīng)用符合細(xì)節(jié)決定一切的道理。