劉文濤

（貴陽市息烽縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州 貴陽 551100）

社會(huì)的發(fā)展離不開基本的物質(zhì)保障，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與每個(gè)人的切身利益都有直接關(guān)系，由此可見實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的有效控制至關(guān)重要。當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)方面還存在一些不足，需有效提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的水平，實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)，對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)加以改進(jìn)和優(yōu)化，增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量把控力度。

1 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量無損檢測(cè)技術(shù)

1.1 特征分析

無損檢測(cè)指的是在不影響被測(cè)物體性能的情況下，檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。檢測(cè)技術(shù)包括聲音、光學(xué)、磁性、電學(xué)，不會(huì)損壞被檢測(cè)對(duì)象的性能。檢測(cè)結(jié)果會(huì)給出質(zhì)量缺陷的位置、性質(zhì)、數(shù)量和大小。檢測(cè)被檢測(cè)對(duì)象是否存在缺陷、是否存在不均勻性。相比于傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)，無損檢測(cè)技術(shù)具有非破壞性，能在獲得檢測(cè)結(jié)果的同時(shí)，將不合格品剔除在外，原物不會(huì)發(fā)生損失。檢測(cè)規(guī)模不受數(shù)量限制，可用于抽樣檢測(cè)，也可用于普查[1]。無損檢測(cè)技術(shù)具有互容性，主要是檢測(cè)方法的互容性，也就是能對(duì)同一種農(nóng)產(chǎn)品同時(shí)或依次采用不同的無損檢測(cè)方法，也可以重復(fù)采用同一種檢測(cè)方法。無損檢測(cè)方法具有嚴(yán)格性，需使用專用的儀器和設(shè)備，從事該項(xiàng)工作的檢測(cè)人員也必須經(jīng)過嚴(yán)格的訓(xùn)練，能嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作。

1.2 技術(shù)基礎(chǔ)

聲學(xué)檢測(cè)是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量無損檢測(cè)中的一種，該項(xiàng)技術(shù)會(huì)用到聲學(xué)測(cè)試工具，以完成對(duì)農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部的檢測(cè)。根據(jù)農(nóng)作物每秒發(fā)射超聲波的頻率和阻抗來確定檢測(cè)的結(jié)果。聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，所使用的測(cè)試工具成本不高，實(shí)際操作也很方便，最終獲得的檢測(cè)結(jié)果精度比較高，尤其是在檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的成熟度和軟硬度方面。運(yùn)用力學(xué)檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的無損檢測(cè)，能用于檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的現(xiàn)狀，準(zhǔn)確判斷農(nóng)產(chǎn)品是否已經(jīng)成熟。光學(xué)檢測(cè)技術(shù)是一種光散射效應(yīng)，產(chǎn)生于特定作物內(nèi)側(cè)，該技術(shù)在檢測(cè)水果和蔬菜時(shí)比較常用，準(zhǔn)確性較高。實(shí)踐中，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)表現(xiàn)出了較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，能單獨(dú)用于研究農(nóng)作物的質(zhì)量，這也是該技術(shù)特有的優(yōu)勢(shì)。核磁共振檢測(cè)技術(shù)主要運(yùn)用于對(duì)破損農(nóng)作物的檢測(cè)，能獲得較為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。當(dāng)農(nóng)作物所含有的脂質(zhì)和水質(zhì)融合在一起，要保證能看清楚圖像再進(jìn)行檢測(cè)。

2 無損檢測(cè)技術(shù)在農(nóng)作物質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

目前在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，成為農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中的重要方法之一。無損檢測(cè)技術(shù)不會(huì)對(duì)檢測(cè)的產(chǎn)品造成損害，也有著比較廣泛的應(yīng)用范圍。能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的系統(tǒng)性檢測(cè)，而且能檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地環(huán)境和投入品。農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)的指標(biāo)有營養(yǎng)成分、功能成分、產(chǎn)品外形。在產(chǎn)地環(huán)境方面，檢測(cè)的指標(biāo)包括重金屬的含量、土壤成分、化學(xué)殘留物。在投入品方面，檢測(cè)的指標(biāo)有農(nóng)藥、化肥和添加劑。能運(yùn)用在多種農(nóng)產(chǎn)品的檢測(cè)活動(dòng)中，比如小麥、茶葉、蔬菜、水果和花卉。運(yùn)用無損檢測(cè)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境和產(chǎn)品安全性的有效分析，不僅能節(jié)省人工費(fèi)用，還能降低產(chǎn)品的檢測(cè)成本，獲得較高的產(chǎn)品檢測(cè)效率。

3 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 以高光譜圖為支撐的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)

3.1.1 技術(shù)概述

通常情況下，檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的成熟度、顏色、新鮮度會(huì)使用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，該技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)是圖像識(shí)別技術(shù)。目前已經(jīng)建立了快速檢測(cè)法，主要針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的色度和新鮮度，比如牛肉和水果。社會(huì)不斷發(fā)展，推動(dòng)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的進(jìn)步，已經(jīng)不再局限于可見光區(qū)域內(nèi)，拓展延伸至X射線、紅外線、遠(yuǎn)紅外線。以高光譜圖為例，是一種新型的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，在研發(fā)的過程中用到了特定長度的光波。于傳統(tǒng)的光譜有所不同，高光譜是三維的，也被稱為圖像塊，有著很高的分辨率，已經(jīng)達(dá)到納米的標(biāo)準(zhǔn)[2]。其中有兩個(gè)表示坐標(biāo)維度的信息，另外的一個(gè)維度信息表示的是波長。計(jì)算機(jī)視覺檢測(cè)技術(shù)以高光譜圖技術(shù)為基礎(chǔ)，目前已經(jīng)發(fā)展成為一種機(jī)器視覺系統(tǒng)，是目前農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中的一種主流技術(shù)，有著很好的應(yīng)用前景。

3.1.2 應(yīng)用于產(chǎn)地檢測(cè)環(huán)節(jié)

就環(huán)境檢測(cè)而言，所涵蓋的項(xiàng)目有重金屬的含量、土壤的養(yǎng)分、硝態(tài)氮含量、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地。在目前的發(fā)展階段中，有很多研究人員使用近紅外光譜研究土壤的成分，并分析一些其他的性質(zhì)。在研究的過程中，不僅會(huì)使用紅外光譜進(jìn)行檢測(cè)，還會(huì)用到化學(xué)分析方法，用于分析相同土壤的成分。從檢測(cè)的結(jié)果來看，兩種技術(shù)沒有較大差異。從技術(shù)角度來說，化學(xué)檢測(cè)方法所得到的檢測(cè)結(jié)果可行度更高，所以認(rèn)為紅外光譜所獲得的檢測(cè)結(jié)果是準(zhǔn)確的，因此該技術(shù)再土壤快速檢測(cè)和施肥檢測(cè)方面有很好的應(yīng)用前景。另外還有一部分研究人員使用紅外漫反射光譜研究同一種農(nóng)作物，建立了分析鑒別模型，以可溶性固形物含量為研究產(chǎn)地的基礎(chǔ)，該項(xiàng)研究內(nèi)容會(huì)有效推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

3.1.3 用于檢測(cè)農(nóng)藥殘留

導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品存在化學(xué)污染物殘留的主要原因之一是投入品，農(nóng)產(chǎn)品投入品主要有農(nóng)藥、化肥、生長調(diào)節(jié)劑、添加劑。目前對(duì)農(nóng)產(chǎn)品投入品的評(píng)價(jià)有兩個(gè)方向，一是農(nóng)業(yè)投入品殘留分析，二是農(nóng)產(chǎn)品投入品自身質(zhì)量分析。目前已經(jīng)投入使用的檢測(cè)方法是氯氰菊酯檢測(cè)方法，能反映農(nóng)藥殘留濃度與紅外光譜特性相互之間存在的某種關(guān)系。除此之外，日本的研究者還探索出了傅立葉變換型衰減全反射方法，該方法能有效檢測(cè)蔬菜類農(nóng)產(chǎn)品葉片表面所殘留的殺菌劑含量，該檢測(cè)技術(shù)有著非常高的精確度。在此方面國內(nèi)的研究者也有深入的探索，對(duì)于農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，紅外光譜技術(shù)具有很高的檢測(cè)價(jià)值。

3.2 電磁特性檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 電磁特性檢測(cè)技術(shù)概述

電磁特性檢測(cè)技術(shù)是目前農(nóng)產(chǎn)品無損檢測(cè)中的一種常用手段，應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，被檢測(cè)物體在電場和磁場中會(huì)顯示出不同的電特性參數(shù)和磁特性參數(shù)，通過這兩項(xiàng)參數(shù)，獲得被檢測(cè)樣品的特性，通常情況下，電磁特性技術(shù)被運(yùn)用在設(shè)備中，因此該技術(shù)比計(jì)算機(jī)視覺檢測(cè)技術(shù)和近紅外檢測(cè)技術(shù)簡單，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理也比較容易。從相關(guān)的課題研究活動(dòng)中，可得知高速單脈沖核磁共振技術(shù)在評(píng)價(jià)水果和蔬菜的質(zhì)量方面有一定研究價(jià)值，在評(píng)價(jià)成熟度方面有突出表現(xiàn)。

3.2.2 檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的新鮮度、成熟度

農(nóng)產(chǎn)品在電磁場中其電、磁特性參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，通過研究這種變換情況來表示農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品綜合質(zhì)量的測(cè)定。該方法執(zhí)行設(shè)備的操作較為簡單，獲得數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的過程也不復(fù)雜，能檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的新鮮度、成熟度和內(nèi)部品質(zhì)。比如有研究者提出運(yùn)用電容來測(cè)量西瓜的體積，運(yùn)用電平衡來檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。獲得新的自動(dòng)密度和新的自動(dòng)分類系統(tǒng)，該體系能實(shí)現(xiàn)對(duì)西瓜空洞度的有效測(cè)量[3]。再比如使用LCR測(cè)量儀和平板電極系統(tǒng)來測(cè)量桃子，桃子在儲(chǔ)藏的過程中，相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因素都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過這兩項(xiàng)參數(shù)就能反映出桃子保存期間的新鮮度。

3.3 近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.3.1 檢測(cè)辣椒品質(zhì)

傳統(tǒng)模式下，確定辣椒的品質(zhì)主要是通過辣椒的顏色、形狀、傷痕以及體積大小，運(yùn)用近紅外光譜進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，在不破壞樣品的情況下判定各物質(zhì)的含量，原理是分子會(huì)有選擇性的吸收輻射光中某些頻率波段的光。在檢測(cè)的過程中，光譜采集不會(huì)花費(fèi)較長時(shí)間，而且不需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。檢測(cè)的項(xiàng)目有辣椒的SSC、維生素C、辣度、農(nóng)藥殘留辣椒摻色度。

3.3.2 檢測(cè)雞蛋品質(zhì)

近年來我國的雞蛋養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展迅速，其中存在的矛盾是雞蛋深加工與產(chǎn)量之間的失衡，蛋品的生產(chǎn)沒有達(dá)到相應(yīng)的工業(yè)化水平，不具備較高的分級(jí)精度。這就導(dǎo)致我國生產(chǎn)的雞蛋出口率不高，在國際市場上沒有很強(qiáng)的競爭力。雞蛋內(nèi)部含有大量的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是一種肽鏈，由大量氨基酸通過氨基和羧基形成的肽鍵連接而成，主要成分是含氫基團(tuán)?？蛇\(yùn)用近紅外光譜的形式進(jìn)行檢測(cè)，主要是因?yàn)檫@些含氫基團(tuán)在近紅外區(qū)域有很強(qiáng)的吸收譜帶。使用近紅外光譜技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，能有效檢測(cè)出雞蛋中與這些基團(tuán)有關(guān)的成分，包括哈夫單位、蛋白高度、蛋黃指數(shù)、蛋黃高度。除此之外，還能分析樣品的一些電學(xué)性質(zhì)，包括物質(zhì)的密度和黏度，另外還有蛋殼的厚度和硬度，在此基礎(chǔ)上就能實(shí)現(xiàn)對(duì)雞蛋的定性分析和定量描述[4]。目前以有研究者采用傅立葉變換近紅外光譜儀采集不同存儲(chǔ)條件下雞蛋的漫透射光譜，對(duì)雞蛋進(jìn)行一些與品質(zhì)有關(guān)指標(biāo)的分析，包括雞蛋的哈夫單位、蛋白pH值、蛋白高度、蛋形指數(shù)。從檢測(cè)的結(jié)果來看，隨著雞蛋的存儲(chǔ)天數(shù)逐漸增加，雞蛋的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)也隨之發(fā)生變化，而且有著較高的相關(guān)性。就雞蛋的蛋白高度而言，儲(chǔ)存天數(shù)不斷增加，蛋白高度會(huì)逐漸變薄，蛋白pH值則逐漸上升，呈現(xiàn)出逐漸趨于平衡的態(tài)勢(shì)。

4 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)獲得相應(yīng)成就，以高光譜圖為支撐的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)被應(yīng)用于檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地，也能檢測(cè)農(nóng)作物的農(nóng)藥殘留。電磁特性檢測(cè)技術(shù)能檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的新鮮度、成熟度，近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)能檢測(cè)雞蛋和辣椒等農(nóng)作物的品質(zhì)，在未來需進(jìn)一步提高無損檢測(cè)技術(shù)的實(shí)用性。