能给大米“定价”的近红外——对话日本静冈制机株式会社近红外工程师石津裕之

　　仪器信息网讯日本静冈制机株式会社(简称静冈制机公司)，一家具有100多年历史的大型农业机械制造公司，在加热器、农用机械等方面具有雄厚实力，同时也是近红外谷物粮食成分分析仪器专业制造商。

　　早在本世纪之初，静冈制机就在日本先声夺人，开发出了面向市场的大米食味计。一炮走红之后，脚步并没有停下，2016年，静冈制机公司又推出了最新一代高精度近红外食味分析仪。这台食味计能在对大米的水分、蛋白质、直链淀粉、脂肪酸等成分精准测定的同时，更能够实时评定大米的食味值，大米好吃不好吃，由食味分析仪来一锤定音，为大米在流通环节中的“按质定价”提供了科学数据支撑。近日，这款产品的研发者、静冈公司近红外工程师石津裕之受中国农业大学韩东海教授邀请，到其实验室进行技术交流，仪器信息网编辑与他就近红外相关话题展开交流。

日本静冈制机株式会社近红外工程师石津裕之(左)与中国农业大学韩东海教授(右)

　　大获成功的第五代大米食味分析仪

　　石津裕之与近红外的结缘起始于1999年。当时日本农业大量施用氮肥，作物吸收不了被雨水冲刷到河里，造成环境污染，在此背景下，石津裕之开始从事近红外仪器研发工作，用于检测目标物中的氮元素含量。此后，他还参与了水果糖度检测仪器的开发，在近红外仪器研发领域积累大量经验。

　　2004年，怀揣近红外仪器研发兴趣的石津裕之加入日本静冈制机株式会社，围绕大米和茶叶研发了系列近红外仪器设备，新一代高精度近红外食味分析仪就是成果之一。石津先生介绍到：“我们最新研发的是静冈制机公司第五代大米食味分析仪，产品在前四代的基础上进行改进，可测定大米中的淀粉、蛋白、脂肪等成分，最终依据食味给大米打分。日本依据品质给大米定价，仪器判定的结果将直接影响大米定价。”

　　作为一家主打大型农业机械的百年企业，近红外仪器在静冈制机公司的事业版图中占比仅为3%。但石津裕之表示：“近红外业务占比虽小，可仪器的附加值却很高。自公司第一代食味分析仪问世至今，台式仪器已售出400多台，便携式售出600多台，另外一款茶叶分析仪也有将近200台的销量。” 在日本生产大米食味分析仪的4家厂商中，也仅有静冈制机一家获得日本农林水产省和北海道设施协会的资质认定，这也是产品的核心竞争优势所在。

石津裕之与中国农业大学近红外团队进行技术交流

　　消除近红外仪器“台间差”是关键

　　从事近红外仪器研发的十几年间，石津裕之当然也经历过许许多多，大大小小的攻关。当笔者询问在研发仪器时最看重什么时，他反复提到了“台间差”这个词。石津裕之表示：“大家都买了同一型号近红外仪器，检测同一批大米时候，稻农的仪器测得的数值是6.8，大米中间商的仪器也是测得6.8，到了销售成品米的超市的仪器那里，得出的结果却变成了7.0，这就提示有可能是仪器台间差造成的。在日本，数值相差0.1的大米价格上有可能差出几千日元，因此测量不仅要追求精度，也要注意同型号之间的台间差。”

　　近红外仪器离散性大，如何消除每台仪器的台间差，这涉及到硬件开发、模型建立的环节，可以说是仪器研发的最大挑战。为消除台间差，石津裕之在这方面下了很大功夫，最终摸索出了依靠经验经验和提高分辨率的解决方法。

　　石津裕之拿光栅举例，光栅的角度控制对近红外而言非常关键，为对光栅实施更好的控制，石津裕之在研发的仪器底部增加了一个特殊装置以调整光栅角度，提高仪器分辨率。他补充说：“尽管各零部件都是从市场上买回来的，但在组装和结构设计方面却加上了自己的想法。”此外，增加特殊滤光片以消除波长漂移，严格把控仪器温度，也是石津裕之消除仪器台间差的诀窍。

　　此外，石津裕之认为仪器设备的维护也十分重要，这一点在于引导用户规范操作。静冈制机公司每年都会给用户销售大量大米标准样品，用于仪器的日常校准，既规范了操作，又创造了盈利。

　　交谈最后，笔者询问了石津裕之对近红外发展的预期，他表示：“作为一项不可或缺的分析检测技术，未来对于近红外的需求肯定越来越多，而随着技术进步，仪器价格也将进一步降低。”

韩东海教授代表中国仪器仪表学会近红外光谱分会赠送礼物

　　采访结束后，韩东海教授也就本次对话发表了感悟：

　　在我们看到的专业新闻中，对于专家和学者的研究报道屡见不鲜，而对企业一线专业人员的报道少之又少。受技术、资金、成本、市场和经验积累等方方面面的限制，国内的近红外发展之路必然是研制各种各样的专用近红外仪器。基于傅里叶变换原理的仪器能够解决台间差，但因其成本高，难以大面积推广应用。而基于其他原理的仪器，如何消除台间差是个不可回避的问题。借日本静冈制机公司的石津裕之工程师来京之际，在我的建议下，仪器信息网的刘丰秋编辑牺牲休息时间，专程来我校对他进行了专访。

　　静冈制机的石津裕之工程师为了研制测量精度逼近化学检测精度的近红外食味分析仪采取了诸多特殊措施。除了上述报道的以外，还采用了光栅扫描结构而非CCD阵列;光谱预处理从不使用我们常用的一阶导和二阶导;蛋白质特征吸收波段选择了噪声较大的1000nm以上。这些看似非常规的做法，成为静冈制机取胜的法宝。更多细节因涉及企业秘密，不便披露。对石津工程师的采访虽然不能解答我们所有的问题，如能有些思路上的启迪和帮助，我们倍感荣幸。

　　在与石津裕之工程师交流过程中，我的感悟是为了研制一台专用的近红外仪器，一是要充分了解物料的光物性、检测精度要求。二是对待检测成分进行标准物的光学特性实验，探讨特征吸收峰或波段。三是制定消除台间差、温度修正、校正波长漂移特殊措施。四是在满足检测要求的情况，考虑如何降低成本，设计仪器结构。总而言之，近红外应用符合细节决定一切的道理。