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

        2021-12-28 04:38:35
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)品分析

        崔 超

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

        農(nóng)產(chǎn)品地理標志,是指標示農(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)品標志(農(nóng)業(yè)部2007年11號令《農(nóng)產(chǎn)品地理標志管理辦法》)。農(nóng)產(chǎn)品地理標志既是一種知識產(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)動下,未經(jīng)授權(quán)企業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品打著地理標志的牌子在市場上銷售,嚴重侵害了真正農(nóng)產(chǎn)品地理標志的聲譽。因此,對農(nóng)產(chǎn)品地理標志的準確鑒別意義重大,不僅可以保護授權(quán)登記企業(yè)和消費者的權(quán)益,還可有效地維護農(nóng)產(chǎn)品地理標志的品牌聲譽。而基于儀器分析的農(nóng)產(chǎn)品鑒別技術(shù)是農(nóng)產(chǎn)品地理標志鑒別和保護的基礎(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)。

        按照美國實驗與材料學會(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。有機物分子中的含氫基團(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且較穩(wěn)定,不同基團或同一基團在不同環(huán)境中產(chǎn)生的光譜在吸收峰位置和強度上有所不同,有利于進行不同物質(zhì)的分析判定。但是近紅外光譜頻譜復雜,不同倍頻和頻峰重疊嚴重,在光譜學界普遍被認為沒有應(yīng)用價值。隨著儀器分析技術(shù)、計算機技術(shù)和化學計量學的發(fā)展,近紅外光譜技術(shù)已成為20世紀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)從復雜、重疊、變動的光譜中提取的微弱信息進行分析,因此需要采用化學計量學方法建立光譜特征與待測量之間穩(wěn)定、準確的數(shù)學模型。目前近紅外光譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品地理標志鑒定方面常用的化學計量學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、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。要建立分析性能穩(wěn)定、準確數(shù)學模型,還需要以下條件:一是具有代表性的農(nóng)產(chǎn)品地理標志樣品(標準樣品庫);二是標準樣品庫中各份農(nóng)產(chǎn)品地理標志樣品的近紅外光譜圖;三是運用計算機軟件中的化學計量學方法建立農(nóng)產(chǎn)品地理標志樣品的近紅外光譜圖和待測量之間的對應(yīng)模型;四是對所建立模型進行不斷地檢驗和校準。當測定實際樣品時,只需掃描待測樣品的近紅外光譜,通過預(yù)測定成分的對應(yīng)模型就可以得到樣品該成分的含量,從而進一步進行農(nóng)產(chǎn)品地理標志產(chǎn)品的鑒定。由于化學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)品地理標志產(chǎn)品鑒定的準確性。

        近紅外光譜技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品地理標志產(chǎn)品的鑒別應(yīng)用研究。目前,農(nóng)產(chǎn)品地理標志產(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)進行準確定性,準確率在91%以上。河南?。ń刂?021年7月)農(nóng)產(chǎn)品地理標志產(chǎn)品登記數(shù)量160個,而近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于省內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品地理標志產(chǎn)品的鑒別應(yīng)用鮮有報道,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)品地理標志產(chǎn)品鑒別的技術(shù)標準,在近紅外光譜庫方面不斷收集省內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品地理標志產(chǎn)品的范圍、種類和數(shù)量。其次,要加強產(chǎn)學研結(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,同時實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品地理標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。針對市場上出現(xiàn)的虛假農(nóng)產(chǎn)品地理標志產(chǎn)品,便攜式的近紅外光譜儀的研發(fā)和應(yīng)用很有必要,以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品地理標志產(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、定量化學計量學算法、儀器和數(shù)學模型穩(wěn)定性等。最后,要加強人才隊伍建設(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)品地理標志產(chǎn)品的鑒定和保護保駕護航。

        近年來,隨著我國科學技術(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,積極鼓勵科技創(chuàng)新。近紅外光譜技術(shù)作為一項新型分析技術(shù),憑借便捷高效、成本低廉、環(huán)境友好等特點,勢必將迎來更為廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用領(lǐng)域。

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