近紅外光譜分析技術(shù)在蔬菜品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

近紅外光譜分析技術(shù)在蔬菜品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展摘要：人們生活水平的提高，對(duì)于蔬菜品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，因此出現(xiàn)了多項(xiàng)蔬菜檢測(cè)技術(shù)，其中近紅外光譜分析技術(shù)是應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的技術(shù)。它能夠快速高效的分析，而且成本低無(wú)污染，對(duì)于蔬菜沒(méi)有損害。本文將從近紅外光譜分析技術(shù)的基本原理出發(fā)，講述該項(xiàng)技術(shù)在蔬菜品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展，并提出該項(xiàng)技術(shù)當(dāng)下存在的問(wèn)題以及未來(lái)的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：近紅外光譜技術(shù)；蔬菜品質(zhì)檢測(cè)；無(wú)損檢測(cè)引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平日益提升，對(duì)于日常生活所需事物的要求越來(lái)越高，其中對(duì)于蔬菜的品質(zhì)要求也是在不斷提升，蔬菜的營(yíng)養(yǎng)成分、食用安全要求也不斷提升。因此，對(duì)于蔬菜的品質(zhì)檢測(cè)技術(shù)也就尤為重要，近些年來(lái)也研究出不少的檢測(cè)技術(shù)如核磁共振幾乎、電子鼻技術(shù)、撞擊技術(shù)等，而近外紅光譜分析技術(shù)則是最廣泛和普遍應(yīng)用的檢測(cè)方法，能夠利用光學(xué)傳感器和數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行分析，精密高效的分析蔬菜品質(zhì)，成分檢測(cè)，能夠自動(dòng)分選出無(wú)品質(zhì)損壞的蔬菜，提供高質(zhì)的蔬菜滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨?。一、近紅外光譜分析技術(shù)原理近紅外光線是一種電磁波，介于可見光譜和中紅外光譜之間，當(dāng)它照射到物體時(shí)，物體中的分子就會(huì)產(chǎn)生共振，然后近紅外光線中的一部分光線被物體吸收轉(zhuǎn)變出更加復(fù)雜的光譜，這個(gè)復(fù)雜光譜則顯示著物體的特征，專業(yè)人員看著這個(gè)圖譜才能清楚物體的品質(zhì)。對(duì)于蔬菜品質(zhì)檢測(cè)也是同樣的道理，當(dāng)蔬菜照射到近紅外光線時(shí)蔬菜吸收一些光線產(chǎn)生出圖譜，專業(yè)的蔬菜質(zhì)檢部門看圖譜了解蔬菜當(dāng)中的物質(zhì)特征，了解蔬菜品質(zhì)情況。在進(jìn)行近紅外光線照射之前建立好數(shù)據(jù)模型，當(dāng)近紅外光線照射蔬菜產(chǎn)生圖譜之后與建立的模型相對(duì)比就能發(fā)現(xiàn)之間的異同性，了解清楚評(píng)測(cè)物體的品質(zhì)特性，對(duì)于相差的也就一目了然。當(dāng)測(cè)評(píng)物件與建立的數(shù)據(jù)模型中的特質(zhì)不相符時(shí)，物件的品質(zhì)就存在一定的不足，整體物件的品質(zhì)度就會(huì)下降，這就是近紅外光譜分析技術(shù)的工作原理。二、近紅外光譜分析技術(shù)在蔬菜品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展隨著生活質(zhì)量的提高人們對(duì)于食物的要求越來(lái)越高，在購(gòu)買的時(shí)候都要看清楚質(zhì)檢是否合格，因此要做好食物蔬菜的質(zhì)檢人們發(fā)明了各種檢測(cè)的方式。其中近紅外光譜分析技術(shù)被人們用來(lái)分析蔬菜是否有農(nóng)藥殘留，殘留量會(huì)不會(huì)過(guò)度，是否有什么缺陷，有什么病變，維生素等等。國(guó)內(nèi)外針對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用和研究進(jìn)展各有不同，但針對(duì)這方面也做了相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)分析。1、國(guó)外研究進(jìn)展從20世紀(jì)60年代開始就不斷有專家學(xué)者進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，其中Belton就用慢反射和紅外顯微鏡測(cè)評(píng)了胡蘿卜、黃瓜、辣椒、土豆以及一些水果，并進(jìn)行它們之間的對(duì)比，在實(shí)驗(yàn)中可以明顯區(qū)別蘋果和非蘋果，而且用不同的測(cè)評(píng)方法有著不同的光譜顯示，明顯能夠觀察到近紅外光譜與其他方式測(cè)評(píng)的不同，能夠更加快速的進(jìn)行蔬菜測(cè)評(píng)。同時(shí)，martin也用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明了近紅外能不能用在高濃度糖分的物質(zhì)上，他以馬鈴薯作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，發(fā)現(xiàn)近紅外線不能測(cè)果糖含量，此外，singh又做了馬鈴薯的含水量評(píng)測(cè)，對(duì)帶皮和不帶皮的馬鈴薯都做出了預(yù)測(cè)模型來(lái)檢測(cè)它們的含水量差別。還有一些專家針對(duì)甜菜來(lái)做了近外紅光線測(cè)評(píng)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中該專家做了大量的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)，針對(duì)不同的光譜作出不同的評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)相比原來(lái)化學(xué)方法測(cè)評(píng)更環(huán)保的測(cè)評(píng)出甜菜中的蔗糖、葡萄糖、氮、鈉、鉀等成分等等。系列的試驗(yàn)都證明了近紅外光能夠評(píng)測(cè)出多種蔬菜成分含量，并對(duì)于蔬菜來(lái)說(shuō)是無(wú)損的，相信在不斷的試驗(yàn)當(dāng)中會(huì)發(fā)現(xiàn)近紅外線能夠測(cè)評(píng)出更多的蔬果成分含量，確保蔬果品質(zhì)符合人們要求，對(duì)人們的生活品質(zhì)有一定的提升。2、國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展國(guó)內(nèi)在這方面的實(shí)驗(yàn)也不少，其中金同銘就用一個(gè)西紅柿來(lái)測(cè)評(píng)其中包含的有機(jī)酸、維生素、果糖、還原糖、檸檬酸等等成分評(píng)測(cè)，當(dāng)收集好了光譜數(shù)據(jù)的時(shí)候，他用一階、二階微分來(lái)處理數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)多元線回歸分析確定了回歸方程，同時(shí)針對(duì)不同的波長(zhǎng)建模分析還和HPLC實(shí)驗(yàn)做數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩種方式是有一定偏差的。同時(shí)，國(guó)內(nèi)的另一個(gè)專家張德雙也用近紅外光譜進(jìn)行了5個(gè)大白菜的測(cè)定，從外向內(nèi)的測(cè)定了葉片、葉柄的還原糖、維C、粗蛋白和干物質(zhì)等成分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示不同的葉片之間的有機(jī)成分含量是不一樣的，葉片和葉柄之間也有著差異，營(yíng)養(yǎng)成分高低也不一。此外，還有專家針對(duì)不同的品種作出了實(shí)驗(yàn)，主要是做VC和可溶性糖的測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在不同的波長(zhǎng)之間有著一定的數(shù)據(jù)偏差。當(dāng)然還有專家針對(duì)樣品的損壞性作出了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)近紅外光譜檢測(cè)用時(shí)較短，根本不會(huì)對(duì)樣品造成損壞，也沒(méi)有一點(diǎn)的消耗，而且在做對(duì)農(nóng)藥殘留測(cè)定的時(shí)候也證實(shí)了近紅外光譜是能夠快速、可靠的評(píng)定出來(lái)是否存在農(nóng)藥殘留的。從國(guó)內(nèi)專家一些列的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，近紅外光譜分析技術(shù)在不斷的精進(jìn)，也發(fā)現(xiàn)了該技術(shù)能夠評(píng)定多種蔬菜成分特征，而且不需要消耗蔬菜就能夠快速測(cè)定，這對(duì)于蔬菜品質(zhì)檢測(cè)來(lái)說(shuō)有著重要意義。三、近紅外光譜分析技術(shù)現(xiàn)狀與未來(lái)雖然現(xiàn)階段近紅外光譜分析技術(shù)有一定的進(jìn)展，但大多數(shù)仍舊停留在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)層面，仍需要針對(duì)一些物質(zhì)的自身特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)與推廣該測(cè)定技術(shù)。首先，對(duì)于蔬菜來(lái)說(shuō)一是品種多，二是容易腐爛變質(zhì)。近紅外光譜分析技術(shù)當(dāng)前速度仍不能足夠滿足各類蔬菜的評(píng)定，也無(wú)法快速做到定時(shí)定量的評(píng)定。因此在研究近紅外光譜技術(shù)的同時(shí)還應(yīng)當(dāng)注重實(shí)際運(yùn)用情況以及大量生產(chǎn)出近紅外的智能分析評(píng)定設(shè)備。其次，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)都有一定的假定性，都在一定的波長(zhǎng)或是別的條件范圍內(nèi)，這與實(shí)際應(yīng)用中的情況不符合，現(xiàn)實(shí)中哪能要求在一定的條件下，而是在需要的時(shí)間就要進(jìn)行評(píng)定分析蔬菜成分。最后，針對(duì)不同品種的數(shù)據(jù)模型建設(shè)都有一定的前提條件，那么在實(shí)際應(yīng)用中必定存在著不一樣的環(huán)境條件，對(duì)此，應(yīng)當(dāng)降低近紅外光譜分析中對(duì)環(huán)境的要求，同時(shí)建立大量的數(shù)據(jù)建模來(lái)滿足測(cè)定結(jié)果對(duì)比，分析每一個(gè)狀態(tài)、每一個(gè)品種，每一處蔬菜部位之間的成分特征，進(jìn)而建立出更多模型滿足不同情況之下的測(cè)定結(jié)果對(duì)比，并能夠快速發(fā)現(xiàn)差異性所在。在未來(lái)，隨著科技的發(fā)展，近紅外光譜分析技術(shù)可以不斷的跟隨技術(shù)進(jìn)步，例如與核磁共振結(jié)合、與圖像技術(shù)結(jié)合。同時(shí)加大模型校對(duì)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)模型的通用性來(lái)更快速的明確蔬菜品質(zhì)測(cè)定，直觀看出差異性。結(jié)束語(yǔ)總之在國(guó)內(nèi)外相關(guān)專家的系列實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)近紅外光譜技術(shù)對(duì)于各種領(lǐng)域的測(cè)定有著重大作用，尤其是在針對(duì)蔬菜拼著測(cè)定時(shí)候，能夠快速、可靠、低消耗的進(jìn)行。但是，一些列的實(shí)驗(yàn)也只是在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)也假定在一定的條件前提下，因此對(duì)于近紅外光譜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用也應(yīng)當(dāng)加快腳步，全面提升該技術(shù)，并往著自動(dòng)化方向發(fā)展，爭(zhēng)取能夠大量的研制出近紅外光譜分析設(shè)備，能夠滿足日常中各種情況的測(cè)定。對(duì)此，近紅外光譜應(yīng)當(dāng)緊隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷結(jié)合先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行蔬菜品質(zhì)檢測(cè)，讓人們能夠隨時(shí)隨地都能吃到品質(zhì)過(guò)關(guān)的蔬菜。參考文獻(xiàn)[1]王明，張倩.近紅外技術(shù)在玉米品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)，2020，41（04）：221-226.[2]李壯壯，吳瓊水，黃莎.利用近紅外光譜技術(shù)的葵花籽品質(zhì)分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2020，20（10）：4061-406