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        近紅外光譜在農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志鑒別中的應(yīng)用

        2021-10-29 21:25:11崔超
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)品分析

        崔超

        農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志,是指標(biāo)示農(nóng)產(chǎn)品來源于特定地域,產(chǎn)品品質(zhì)和相關(guān)特征主要取決于自然生態(tài)環(huán)境和歷史人文因素,并以地域名稱冠名的特有農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)志(農(nóng)業(yè)部2007年11號(hào)令《農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志管理辦法》)。農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志既是一種知識(shí)產(chǎn)權(quán),又是一種優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域公共品牌。但是,在利益的驅(qū)動(dòng)下,未經(jīng)授權(quán)企業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品打著地理標(biāo)志的牌子在市場上銷售,嚴(yán)重侵害了真正農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志的聲譽(yù)。因此,對(duì)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志的準(zhǔn)確鑒別意義重大,不僅可以保護(hù)授權(quán)登記企業(yè)和消費(fèi)者的權(quán)益,還可有效地維護(hù)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志的品牌聲譽(yù)。而基于儀器分析的農(nóng)產(chǎn)品鑒別技術(shù)是農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志鑒別和保護(hù)的基礎(chǔ)技術(shù)。同位素質(zhì)譜技術(shù)、氣相色譜技術(shù)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、高效液相色譜技術(shù)、近紅外光譜、熒光光譜、核磁共振光譜技術(shù)已被應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地與品質(zhì)分析,其中近紅外光譜是一種便捷、高效、成本低廉、環(huán)境友好且適用于農(nóng)產(chǎn)品分析的新型分析技術(shù)。

        按照美國實(shí)驗(yàn)與材料學(xué)會(huì)(ASTM)的定義,近紅外光譜是指波長在780~2526 nm(波數(shù)12820~3359 cm-1)范圍內(nèi)的電磁波。有機(jī)物分子中的含氫基團(tuán)(0-H,N-H,C-H,S-H)在近紅外光的照射下受到激發(fā)發(fā)生躍遷,引起的倍頻和合頻吸收峰,得到近紅外光譜。這些吸收峰的特征頻率較強(qiáng)且較穩(wěn)定,不同基團(tuán)或同一基團(tuán)在不同環(huán)境中產(chǎn)生的光譜在吸收峰位置和強(qiáng)度上有所不同,有利于進(jìn)行不同物質(zhì)的分析判定。但是近紅外光譜頻譜復(fù)雜,不同倍頻和頻峰重疊嚴(yán)重,在光譜學(xué)界普遍被認(rèn)為沒有應(yīng)用價(jià)值。隨著儀器分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展,近紅外光譜技術(shù)已成為20世紀(jì)90年代以來發(fā)展最快速的新型分析技術(shù)之一。由于近紅外光譜技術(shù)是依據(jù)從復(fù)雜、重疊、變動(dòng)的光譜中提取的微弱信息進(jìn)行分析,因此需要采用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立光譜特征與待測(cè)量之間穩(wěn)定、準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。目前近紅外光譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志鑒定方面常用的化學(xué)計(jì)量學(xué)定量方法有主成分分析、偏最小二乘法、線性判別分析、支持向量機(jī)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。要建立分析性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型,還需要以下條件:一是具有代表性的農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志樣品(標(biāo)準(zhǔn)樣品庫);二是標(biāo)準(zhǔn)樣品庫中各份農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志樣品的近紅外光譜圖;三是運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件中的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志樣品的近紅外光譜圖和待測(cè)量之間的對(duì)應(yīng)模型;四是對(duì)所建立模型進(jìn)行不斷地檢驗(yàn)和校準(zhǔn)。當(dāng)測(cè)定實(shí)際樣品時(shí),只需掃描待測(cè)樣品的近紅外光譜,通過預(yù)測(cè)定成分的對(duì)應(yīng)模型就可以得到樣品該成分的含量,從而進(jìn)一步進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品的鑒定。由于化學(xué)成分含量的差異能反映產(chǎn)品種類、生長環(huán)境等產(chǎn)地信息,所以近紅外光譜技術(shù)與色譜、質(zhì)譜等其他分析技術(shù)相結(jié)合就可以提高農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品鑒定的準(zhǔn)確性。

        近紅外光譜技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品的鑒別應(yīng)用研究。目前,農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品中的五常大米、響水大米、西湖龍井茶葉、蒸青綠茶恩施玉露、黃驊冬棗和新疆核桃等可通過近紅外光譜技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確定性,準(zhǔn)確率在91%以上。河南?。ń刂?021年7月)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品登記數(shù)量160個(gè),而近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于省內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品的鑒別應(yīng)用鮮有報(bào)道,潛力巨大。為了推廣近紅外光譜技術(shù)在河南省農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志鑒別中的應(yīng)用,首先,應(yīng)盡快研究制定適合近紅外光譜技術(shù)在河南省農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品鑒別的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在近紅外光譜庫方面不斷收集省內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品的范圍、種類和數(shù)量。其次,要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,與近紅外生產(chǎn)廠家合作,加快適合河南省農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志專用近紅外光譜儀的產(chǎn)業(yè)化開發(fā),研究建立近紅外基礎(chǔ)硬件模塊和近紅外基礎(chǔ)軟件模塊,同時(shí)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志近紅外信息資源的共享,降低用戶使用近紅外光譜技術(shù)的難度和成本。針對(duì)市場上出現(xiàn)的虛假農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品,便攜式的近紅外光譜儀的研發(fā)和應(yīng)用很有必要,以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品的快速鑒別。此外,近紅外光譜分析理論基礎(chǔ)方面的研究尤其重要,包括新的定性、定量化學(xué)計(jì)量學(xué)算法、儀器和數(shù)學(xué)模型穩(wěn)定性等。最后,要加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè),培養(yǎng)一批專業(yè)技術(shù)過硬的技術(shù)骨干,為農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志產(chǎn)品的鑒定和保護(hù)保駕護(hù)航。

        近年來,隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,“十四五”規(guī)劃、《中國制造2025》等相關(guān)政策相繼出臺(tái),積極鼓勵(lì)科技創(chuàng)新。近紅外光譜技術(shù)作為一項(xiàng)新型分析技術(shù),憑借便捷高效、成本低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn),勢(shì)必將迎來更為廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用領(lǐng)域。

        (作者單位:河南省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心)

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