◎ 陳 巍，王衛(wèi)和

（武漢市新洲區(qū)公共檢驗(yàn)檢測(cè)中心，湖北 武漢 430400）

農(nóng)產(chǎn)品安全和食品安全是全社會(huì)都重視的問(wèn)題。近年，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都出現(xiàn)了食品安全方面的惡性事件，例如“三聚氰胺”“瘋牛病”“豬瘟”“毒大米”等事件，對(duì)人們的生命安全和身體健康造成嚴(yán)重威脅。為了有效避免這些問(wèn)題，須加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)和食品的檢測(cè)分析。相關(guān)部門和工作人員需要整合各種資源，大力加強(qiáng)各種資源管理，充分發(fā)揮現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用，實(shí)現(xiàn)中心數(shù)據(jù)庫(kù)和終端用戶的共享。近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)樾盘?hào)幅度變化相對(duì)穩(wěn)定，所以被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，大力推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展。

1 近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)與食品分析中的作用

1.1 近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)的作用

近紅外光譜被視為一種電磁波，波長(zhǎng)范圍通常在700 nm~2500 nm之間。近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)用于農(nóng)產(chǎn)品和食品進(jìn)行檢測(cè)，主要作用就是對(duì)產(chǎn)品的原料組成和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，明確每種成分的比例和含量，及時(shí)分辨產(chǎn)品中的有毒有害物質(zhì)[1]。近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)是安全質(zhì)量檢測(cè)和監(jiān)控的重要手段，該技術(shù)能夠?qū)Ξa(chǎn)品成分進(jìn)行詳細(xì)分析，從而對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行鑒定和辨別。近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)和功能，如在檢測(cè)過(guò)程中不會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成損壞，可以在確保產(chǎn)品完好的情況下進(jìn)行有效檢測(cè)，不會(huì)影響產(chǎn)品整體質(zhì)量，所以，該技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)和食品檢測(cè)方面有極其重要的作用和意義。

1.2 近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）操作步驟較為簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的試驗(yàn)，簡(jiǎn)化了檢測(cè)流程，提高了檢測(cè)效率[2]。

（2）檢測(cè)時(shí)間相對(duì)較短，可以快速完成產(chǎn)品檢測(cè)并投入市場(chǎng)中。對(duì)于食品和農(nóng)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，檢測(cè)時(shí)間是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，如果檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和銷售造成影響。

（3）操作簡(jiǎn)單，不需要專業(yè)的檢測(cè)人員就能完成檢測(cè)工作，而且不需要多人進(jìn)行檢測(cè)，能夠有效提高工作質(zhì)量和工作效率，減輕工作負(fù)擔(dān)，降低工作難度。

（4）具有較強(qiáng)的環(huán)保性，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，能夠有效降低環(huán)境監(jiān)測(cè)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

（5）具有優(yōu)化迭代的屬性，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的不斷積累，將其中質(zhì)量較高的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，能有效提高檢測(cè)精度。目前，我國(guó)現(xiàn)代化信息技術(shù)不斷優(yōu)化，該技術(shù)具有較大的優(yōu)化空間和發(fā)展前景[3]。

（6）應(yīng)用前景廣泛，近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)目前主要用于農(nóng)產(chǎn)品和食品有毒物質(zhì)的檢測(cè)，但是實(shí)際應(yīng)用范圍非常廣泛，可以進(jìn)一步深入分析和研究，使其應(yīng)用于更多領(lǐng)域。

2 近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

近紅外光譜最早應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中，而后逐漸向其他行業(yè)延伸。近紅外光譜能夠?qū)r(nóng)業(yè)產(chǎn)地、農(nóng)產(chǎn)品和土壤的情況進(jìn)行檢測(cè)，具體檢測(cè)情況如下：

（1）水稻、小麥、大麥、大豆、玉米的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為淀粉、蛋白質(zhì)、水分、纖維素、品質(zhì)級(jí)別、季節(jié)鑒別、氨基酸、含油量。

（2）煙草的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為水分、尼古丁、總糖、灰分、香料、總氮、保濕劑、還原糖、登記分類、產(chǎn)地鑒別。

（3）茶葉的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為水分、總氮、咖啡堿、游離氨基酸、茶多酚。

（4）水果、蔬菜的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為水分、維生素、酸度、含糖量。

（5）飼料的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為粗蛋白、干物質(zhì)、灰分、粗纖維、代謝能、消化能、氨基酸、植酸磷。

（6）儲(chǔ)藏面粉的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為昆蟲片段。

（7）混合肥料的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為鉀、磷、鈣、鈉。

（8）土壤的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為有機(jī)質(zhì)、灰分、鉀、磷、腐殖質(zhì)、燃油污染程度。

（9）動(dòng)物植物細(xì)胞組織的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為氣味、天然香料、香油精、香料、纖維、生物堿。

3 近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)在食品中的應(yīng)用

近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)不僅能夠?qū)κ称返钠焚|(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，而且能夠有效應(yīng)用于食品加工過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)行為和組成變化方面。例如，近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)ξ⑿湍ッ鏅C(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品化學(xué)成分變化進(jìn)行檢測(cè)。在對(duì)奶酪進(jìn)行加工過(guò)程中，可以對(duì)采樣時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)不同來(lái)源奶酪的物理動(dòng)力學(xué)值和化學(xué)動(dòng)力學(xué)值進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品顏色變化來(lái)確定農(nóng)產(chǎn)品的成熟度、新鮮度和安全性[4]。在對(duì)烤制食品進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中，可以通過(guò)水分含量檢測(cè)，明確食品的質(zhì)量。在對(duì)草莓、葡萄、蘋果、梨等果汁加工過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以通過(guò)總固體形態(tài)和可溶性成分的含量變化，明確檢測(cè)結(jié)果。在對(duì)啤酒進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要檢測(cè)其中的糖分和酒精含量變化。具體檢測(cè)內(nèi)容如下：

（1）乳制品的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為乳糖、脂肪、灰分、水分、固形物、酪蛋白、乳酸。

（2）蛋類、魚類、肉類的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為含水量、蛋白質(zhì)、鹽分、脂肪酸、氨基酸、熱量。

（3）紅酒的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為有機(jī)酸、含氮量、乙醇、含糖量。

（4）白酒的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為淀粉、水分、支鏈淀粉。

（5）啤酒的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為麥芽糖、乙醇、水分。

（6）飲料的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為葡萄糖、果糖、蔗糖、咖啡因。

（7）咖啡的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為咖啡因、水分、綠原酸。

（8）餅干、面包的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為水分、蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉。

（9）醬油、食用油的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為酸值、紅色素、黃色素、乳酸、葡萄糖、粘度、氮、鹽。

（10）轉(zhuǎn)基因食品的定量分析項(xiàng)目和定性分析信息為標(biāo)記基因轉(zhuǎn)變、監(jiān)測(cè)蛋白變化。

4 近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)存在的問(wèn)題

近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)在當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。數(shù)學(xué)建模工作是該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中最困難的因素，相關(guān)人員需要具有豐富的建模經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)。要想建立良好有效的數(shù)學(xué)模型，就必須有豐富的樣品資源，并從樣品資源中選擇合適的建模樣品，使樣品的組分含量更加均勻，而且在實(shí)際建模過(guò)程中，樣品類型和組分含量的變異范圍都要對(duì)待測(cè)樣品的類型和變異范圍進(jìn)行涵蓋。同時(shí)，還需要有良好的實(shí)驗(yàn)條件和充足的化學(xué)分析知識(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的方法開展化學(xué)分析工作。在建好樣品模型后，可以根據(jù)化學(xué)分析數(shù)據(jù)對(duì)模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化和完善。由此可以看出，數(shù)學(xué)建模工作對(duì)技術(shù)和知識(shí)水平有較高的要求，而且工作內(nèi)容較為繁瑣，工作量較大，需要投入大量的經(jīng)濟(jì)成本。為了有效克服這一問(wèn)題，需要從以下兩個(gè)方面入手：首先，對(duì)模型轉(zhuǎn)移問(wèn)題進(jìn)行深入分析和研究，將已有的優(yōu)良模型合理應(yīng)用于不同型號(hào)和不同廠家的儀器中，要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要各個(gè)生產(chǎn)廠家制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要對(duì)儀器性能的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)一步優(yōu)化。其次，在各個(gè)地區(qū)和各個(gè)行業(yè)中建立近紅外分析中心，以此對(duì)數(shù)字模型的建立、維護(hù)和優(yōu)化進(jìn)行管理。用戶通常會(huì)根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和操作條件對(duì)待測(cè)樣品的近紅外光譜進(jìn)行提取，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效實(shí)現(xiàn)資源共享以及數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程分析[5]。

5 近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)優(yōu)化建議

近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和食品安全檢測(cè)中，由于存在模型構(gòu)建問(wèn)題，所以需要加強(qiáng)對(duì)模型的優(yōu)化和研究。企業(yè)要引進(jìn)更加完善、更加優(yōu)秀的模型，將其投入不同階段的生產(chǎn)和建設(shè)中，從而制定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。除此之外，還可以將同一個(gè)模型用到不同的企業(yè)和不同的設(shè)備中，能夠有效降低分析難度，提高檢測(cè)單位效能。各行各業(yè)的數(shù)據(jù)中心可以對(duì)檢測(cè)技術(shù)模型進(jìn)行有效匯集，并對(duì)模型進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化和建設(shè)，促進(jìn)檢測(cè)能力和檢測(cè)效率的提升，以保障農(nóng)產(chǎn)品和食品的安全。

6 結(jié)語(yǔ)

總體而言，我國(guó)目前極其重視農(nóng)業(yè)安全和食品安全問(wèn)題，正在逐漸提高對(duì)農(nóng)業(yè)和食品安全檢測(cè)的要求。近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和普及，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和食品中存在的問(wèn)題，如農(nóng)藥殘留、病蟲害、土地污染等，以此保障農(nóng)產(chǎn)品和食品的安全，保障人們的健康。