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光譜分析技術在農產品品質和安全檢測中的應用

  
評論: 更新日期:2018年10月14日

摘? 要:本文較詳細地介紹了光譜分析技術在農產品品質檢測和農產品安全檢測中的應用狀況,提出了快速便攜的檢測方式。

關鍵詞:光譜儀器? 農產品品質? 農產品安全? 檢驗方法? 檢驗標準? 快速便攜

農業(yè)生產從20世紀中期的綠色革命開始,人們一直把從土地產出的谷物直接食用看作是供養(yǎng)人口最好的唯一生產方式,歷來一味追求籽粒最大產出量為主要目標,從而培育出高產水稻、小麥、玉米、豆類等農作物,但蛋白質及礦物質和維生素等營養(yǎng)物質卻大幅度降低,品質下降。目前我國的普通小麥積壓在庫,但優(yōu)質專用小麥的年產量僅占消費量的8.5%,供不應求,靠進口彌補。做餅干、蛋糕等面筋含量低的小麥每年約需進口50億公斤,南方有的農民竟拿小麥作肥料等等。究其原因是由于農產品品質方面的缺陷和生產上一直沿襲"增產型",而忽視了"優(yōu)質高效益型"的結果所致。我們所說的農產品品質的內涵系營養(yǎng)品質、加工品質和商業(yè)品質的總稱, 其中營養(yǎng)品質是農產品的物質基礎和核心。

食物是維持人類生存、發(fā)育及成長最重要的物質。人通過不斷地攝取食物,以滿足機體對蛋白質、脂肪、碳水化合物、礦物質、維生素和水的需要。講究營養(yǎng)和食物安全是預防疾病,增進人體健康的保證。7月18日,中國糧食與食物安全研究中心在中國農業(yè)大學成立的同時,“中國糧食安全、食物安全論壇”開壇,并以分析預測中國和世界糧食供需安全和動態(tài)趨勢為主要論題。7月21日,國務院總理溫家寶總理主持召開國務院常務會議,研究部署加強食品安全工作。會議指出,食品安全關系到廣大人民群眾的身體健康和生命安全,關系到經濟健康發(fā)展和社會穩(wěn)定,關系到政府和國家的形象。會議要求從源頭上防止農產品污染,建立統(tǒng)一規(guī)范的農產品質量安全標準體系;切實加強食品安全制度建設,建立健全食品安全標準和檢驗監(jiān)測體系,加快食品安全信用體系和信息化建設。

農產品品質檢測和農產品安全(食品安全)檢測在農業(yè)(包括種植業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和產品加工業(yè))領域扮演著非常重要的角色。作為安全標準體系的主要技術支撐,分析測試儀器和分析測試方法已經滲透到現(xiàn)代農業(yè)的各領域(見附表1所示) [1]。


附表1 各種分析測試儀器在農業(yè)中的應用

分? 析? 儀? 器

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實驗室儀器

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農業(yè)專用儀器

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分 析 測 試 儀 器

文本框: 農業(yè)專用生理和生態(tài)測試儀器

文本框: 農機測試儀器文本框: 用于土壤肥料分析系統(tǒng)文本框: 用于農產品和林化產品品質分析系統(tǒng)文本框: 用于飼料品質檢測系統(tǒng)文本框: 用于農藥及其殘留分析系統(tǒng)文本框: 用于獸藥監(jiān)察及殘留分析系統(tǒng)文本框: 用于動物疫病診斷分析系統(tǒng)文本框: 用于農業(yè)、林業(yè)生態(tài)和環(huán)保檢測系統(tǒng)文本框: 用于畜禽產品品質檢測系統(tǒng)文本框: 用于動植物生理生化分析系統(tǒng)文本框: 用于動植物檢疫系統(tǒng)文本框: 用于農牧業(yè)生物技術分析系統(tǒng)文本框: 用于構成農業(yè)基層常規(guī)測試裝置文本框: 用于構成測試分析樣品前處理系統(tǒng)文本框: 農業(yè)專用品質和成分分析儀器

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農業(yè)各方面需分析測試的對象極為廣泛,從動植物群體、個體到細胞、基因、分子,從有機到無機,從檢測生態(tài)環(huán)境到模擬甚至創(chuàng)造特定的生態(tài)環(huán)境,其對象多是生物體,而使用條件多為較工業(yè)使用環(huán)境惡劣的田間、現(xiàn)場。我國儀器儀表行業(yè)在歷經波折和努力之后已經取得了長足的發(fā)展,尤其是經典、悠久、應用廣的光譜儀器。據統(tǒng)計,全國國產儀器占有率約為66%,對農業(yè)和食品業(yè)抽樣統(tǒng)計,按臺數計算,省級和地市級國產儀器占有率約占75%以上,縣級部門光譜儀器幾乎都用國產的[1]??梢?,光譜儀器、特別是國產光譜儀器在整個分析測試領域扮演著非常重要的角色。

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  • 光譜儀器在農業(yè)常規(guī)測試分析中的應用。

通用分析儀器是農業(yè)常規(guī)測試分析的主體,附表2.從五個方面歸納了各種光譜儀器的應用狀況,顯示出光譜分析儀器是農業(yè)常規(guī)分析手段中的主角。

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附表2.光譜儀器在農業(yè)常規(guī)測試分析中的應用

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  1. 光譜儀器在土壤肥料分析中的應用

儀器名稱

測試對象

檢測項目

紫外可見光分光光度計

熒光分光光度計

土壤、水、化肥、有機肥等

硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、全氮,有效磷、速效磷、有效硼,全量硼、有效硫,全量硫,二氧化硅、活性硅、鋁、鈦、硒、錳、有效錳、游離氧化鐵、全量鐵、有效鉬,全量鉬

原子吸收分光光度計

交換性鉀、鈉,交換性鈣,全量鈣、鎂,釩,錳,鐵,鎳,銅、鋅,鎵、砷、硒、鎘、汞、鉛等

火焰光度計

速效性、緩效性、交換性和全量鉀和鈉

等離子體發(fā)射光譜儀

鈣、鎂、鐵、鈉、鉀、磷、硼、錳、銀、鋁、鋅、銅、鉛、錫、砷、鋇、鈹、鈷、鎘、鉬、鎳、鍶、釩等多種微量元素

原子熒光光譜儀

砷、有效態(tài)砷、汞、痕量汞、痕量鉍、銻、絡合態(tài)銻、痕量鉛、痕量硒、鎘等

近紅外光譜儀

機械組成、有機質、灰分、氮、磷、鉀、NO3- 和NH4+比例、燃油污染程度、腐蝕值

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2.2光譜儀器在農產品品質分析中的應用

儀器名稱

測試對象

檢測項目

紫外-可見光分光光度計

糧食,谷物,蔬菜,瓜果,茶葉、煙葉以及魚、肉、蛋,牛奶等食品

全氮,蛋白質,賴氨酸,色氨酸、羥脯氨酸,淀粉,直鏈和支鏈淀粉、淀粉酶活度,葡萄糖,果糖,蔗糖、乳糖,半纖維素酶、維生素C,姜辣素、辣椒素,單寧、咖啡因,果膠,游離棉酚、蘋果酸,水楊酸、磷酸、酶活度,對羥基苯甲酸脂、硝酸鹽,亞硝酸鹽、草酸鹽,抗氧化劑、甲醛、山梨酸、聯(lián)苯、鄰苯基酚、中組胺、環(huán)已氨基磺酸鹽、鋁、磷、錳、鈷,鎳,銅,鋅,砷、硒、鉬,鎘、錫,汞、銻等

熒光分光光度計

錳、鈷、鋁、鋅、鍺、釩,錫、硒、核黃素、苯丙氨酸、維生素A,B1,C、E中組胺、沙門氏菌、苯亦(2)芘等。

原子吸收分光光度計

各種常量、微量以及有毒有害元素

原子熒光光譜儀

砷、硒、鎘、汞、鉛、鍺、錫、銻、鋅等

等離子體發(fā)射光譜儀

鋁、硼、碘、鈣、銅、鐵、鉀、鎂、錳、鈉、磷、硫、鍶、鋅、鎘等

近紅外光譜儀

小麥、水稻、玉米、大豆、油菜籽、大麥、菜豆

煙草

茶葉

水果蔬菜

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肉、類、蛋

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乳制品

蛋白質、含油量、淀粉 (直鏈淀粉和支鏈淀粉 )、水分、各種氨基酸、纖維素等以及作物產地、季節(jié)鑒別、品質分級;

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總氮、水分、尼古丁、煙堿、總糖、還原糖、灰分、香料等;

總氮、游離氨基酸、水分、茶多酚、咖啡堿等品質分級;

酸度、含糖量、維生素、水分、纖維素、可溶性固形物等,品質分級、良種選育;

蛋白質、脂肪、含水量、鹽分、熱量、氨基酸、脂肪酸、纖維素以及新鮮及冷凍程度、產品種類、真?zhèn)舞b別;

蛋白質、乳糖、脂肪、乳酸、灰分、固型物、水分、酪蛋白;

  1. 光譜儀器在植物生化分析和生物技術中的應用

儀器名稱

測試對象

檢測項目

紫外可見光分光光度計

植物

酶的活力,蛋白質,核酸,核苷酸、無機瞵、葉綠素,全氮,全磷、全鉀,鈉、鈣、硼,錳、銅,鉻,鉬等

原子吸收分光光度計

錳,鐵、銅、鋅、鎘、鉛、汞等元素

原子熒光光譜儀

砷、汞、硒、鉛、鍺、鉍等

等離子體發(fā)射光譜儀

鈉、鈣、鉀、鎂、鐵、磷、鍶、欽、錳、鋅、硼、銅、鋰、釩、鎳等常量及痕量元素

近紅外光譜儀

香油精、天然染料、氣味、香料、生物堿、纖維等,品種分類、良種選育、收獲時節(jié)確定

  1. 光譜儀器在農殘分析中的應用

儀器名稱

測試對象

檢測項目

原子熒光光譜儀

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砷、汞、鉛、硒等金屬元素

等離子體發(fā)射光譜儀

各種微量、痕量金屬元素

紫外-可見分光光度計

有機磷、氨基甲酸酯,多菌靈、百草枯、稀禾定等

  1. 光譜儀器在飼料分析中的應用

儀器名稱

測試對象

檢測項目

紫外-可見光分光光度計

原料、添加劑、配合飼料等

磷,鉀,錳,鐵,氟,銅,硒,砷,碘,鋁,鉛,

汞,維生素A、C、E、K、胡蘿卜素,煙酸,總氨基酸、棉酚、氰氫酸,磷化氫,對氨基苯砷酸、乙氧酰胺苯甲酸,甲脂、乙酸脂、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺喹惡啉,塞苯咪唑,卡巴氧氨丙林,萘卡巴精、苯甲酸,山梨酸、對羥基苯甲酸、丁基羥基茴香醚,二丁基羥基甲苯

熒光分光光度計

硒,維生素Bl、B2、癸氧喹酯、抗拉沙里菌素養(yǎng)、鈉鹽等

原子吸收分光光度計

各種常量、微量以及有毒有害元素

原子熒光光譜儀

砷、汞、硒、鉛、鍺、鉍等

等離子體發(fā)射光譜儀

鉀、鈉、鈣、鎂、磷、銅、鋅、鐵、錳等營養(yǎng)元素,砷、汞、鉛等有害元素

近紅外光譜儀

干物質、粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、灰分、消化能、代謝能、氨基酸、植酸磷、棉酚、喹乙醇等,品質控制

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