王 磊

（河北省糧油質量檢測中心，河北 石家莊 050000）

1 糧食檢測中新技術發(fā)展概況

俗話說：“民以食為天，糧以安為先?！奔Z食檢測的高效率、高科學性可以有效保障糧食安全。微觀上來看，糧食安全關系人們的飲食安全、身體健康，宏觀上來看，糧食安全關系社會和諧、國家穩(wěn)定。一方面，我國處于社會主義新時代，糧食安全管理工作面臨著一些新的機遇與挑戰(zhàn)；另一方面，隨著人們生活水平的提高，人們也更加注重飲食安全。糧食安全管理涉及生產(chǎn)、檢測、運輸、加工、銷售等許多個環(huán)節(jié)，其中，糧食檢測幾乎貫穿糧食安全管理的整個系統(tǒng)過程中，因此，提高糧食檢測水平，有利于提高糧食安全管理水平。

在科技不斷發(fā)展的時代，涉及生物、物理、化學等領域的新檢測技術不斷地被運用在糧食檢測工作中。在市場競爭日益激烈的當下，各行各業(yè)大多推崇“效率為王”原則。在糧食檢測領域，對于效率的追求也從未停止過。相較而言，傳統(tǒng)的糧食檢測操作工序復雜，既耗時又費力。除此之外，在傳統(tǒng)糧食檢測過程中，還要消耗大量的資源能源，有時化學試劑的使用會產(chǎn)生大量的廢氣廢渣，不僅會傷害檢測工作人員，還會破壞生態(tài)環(huán)境。

新檢測技術大大推動了糧食檢測工作的發(fā)展，這些新技術具備以下優(yōu)勢：檢測時反應靈敏、數(shù)據(jù)測量精度高誤差小、測量過程簡單、檢測資源能源投入小。這些技術促使糧食檢測的效率及科學性大大提高，并且使得糧食檢測過程更加環(huán)保節(jié)能。

2 新檢測技術在糧食檢測中的運用

2.1 電子鼻技術在糧食檢測中的運用發(fā)展

近年來，電子鼻技術的研究發(fā)展十分迅速，電子鼻技術涉及傳感技術、模式識別、電子技術、計算機技術、神經(jīng)生理學和數(shù)學等領域，可以看出這項技術極具綜合性，具有較強的理論意義和實際意義［1］。

2.1.1 電子鼻技術運行原理及優(yōu)勢。電子鼻儀器的特性就如其名稱一般，像人的鼻子一樣，但具備比人類更加靈敏強大的嗅覺系統(tǒng)功能，該儀器設備可以檢驗、測試揮發(fā)性成分。電子鼻設備是以功能相互交叉的許多個化學感應器及相應的固定辨別定式共同構建而成的裝置，既可以辨別簡單氣味，也可以辨別復雜氣味。其檢測結果的表現(xiàn)形式是呈現(xiàn)揮發(fā)成分的系統(tǒng)信息，即“指紋”數(shù)據(jù)。具體的檢測原理為，該裝置對于捕捉到的各種各樣的氣味會以不同的信號顯示，并將這些信號與經(jīng)過“學習”和“訓練”后創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫中的信號加以比較，并進行識別判斷［2］。

這項技術有以下幾點優(yōu)勢：第一，測試時間短，反應快、靈敏度高，可以最大限度地減少人在操作過程中出現(xiàn)失誤的可能；第二，沒有煩瑣的前期處理；第三，無須使用化學物質，環(huán)保無污染；第四，使用過程簡易、低成本投入；第五，能夠實現(xiàn)生產(chǎn)線上原位和在線監(jiān)測。

2.1.2 電子鼻技術在糧食檢測中的應用概況。由于電子鼻技術自身在檢測方面所具備的優(yōu)勢，已被廣泛應用于農產(chǎn)品、食品藥品、化學工業(yè)產(chǎn)品、環(huán)境檢測等各類行業(yè)之中。值得注意的是，糧食檢測領域也引入了這項新技術，具體而言，主要運用于糧食霉變、蟲害、貯藏期等方面的檢測判別。為了更加具體地反映這項技術在糧食檢測方面的功用，試舉一例：在判別糧食貯藏期方面，由于糧食在貯藏后其氣味會隨著時間的推移而發(fā)生相應的變化，根據(jù)這一原理，電子鼻便可檢測出糧食的貯藏期。

2.1.3 電子鼻技術的發(fā)展前景。在國外，電子鼻技術已經(jīng)被廣泛運用，在這項技術研發(fā)出來后的數(shù)十年來，設備不斷被改，并形成了一套成熟的操作規(guī)范。由于這項技術長期被國外壟斷，且購買需要花費巨額的引進費，使得這項技術在我國的起步晚，發(fā)展也較為緩慢。目前，該技術還只能在實驗室中運用。而且因為敏感膜材料、制造技藝及數(shù)據(jù)分析方法等各方面的局限，該技術的應用范圍還未達到人們的預期值，電子鼻的應用范圍與人們的期望還存在距離。但我國人口眾多、糧食消耗量大、國土面積廣闊、糧食品類眾多等因素，糧食霉變的檢測工程意義重大，對于電子鼻技術而言，將來糧食檢測產(chǎn)業(yè)將會加大研發(fā)資金、人才投入，以不斷提高該項技術的普遍適用性，加速推動該項技術的發(fā)展。

2.2 近紅外光譜技術在糧食檢測中的運用

近紅外光譜的波長范圍為780～2 500 nm，其光譜主要是因為分子振動的倍頻或合頻吸收構建而成。需要強調的是，含氫基團可以在近紅外波段發(fā)出基頻振動，如O-H、C-H的伸縮或彎曲振動，另外，官能團伸縮振動所產(chǎn)生的多級倍頻信號很弱，一般會被含氫基團所掩蓋［3］。基于以上原理，近紅外線光譜技術只能對含有氫基團的物質，如蛋白質、脂肪、淀粉等進行檢測。而糧食中含有氫基團，因而該項技術在糧食檢驗中具備可行性。

2.2.1 近紅外光譜技術的優(yōu)勢。檢測的分析對象無需預先處理，檢測速度較快，大多情況下只需要1 min就能檢測完一個對象，根據(jù)建模，便可得到數(shù)據(jù)。由于波段是通過光纖傳輸，可以實現(xiàn)檢測人員遠程對有毒有害的物品進行檢測，這樣避免了檢測過程中對檢測人員的傷害。

2.2.2 近紅外光譜技術的缺陷。近紅外光譜技術的光譜信號較低，這是因為其譜帶寬度大且復雜，儀器對于光譜難以捕捉?？偟膩碚f，該技術是基于構建的基本模型展開近紅外分析，從紛繁復雜、極易變更的光譜中捕捉需要的信息。除此之外，近紅外光譜技術的測量結果還受多種因素的影響，這些因素包括光譜測量技術準確度、樣品物化性質測試準確度。

2.2.3 近紅外光譜在糧食檢測中的應用概況。近紅外光譜技術具備高效、無消耗的特點，不需要準備樣品，檢測投入低，能夠做到環(huán)保安全的遠程檢測，目前已大范圍應用在我國糧食檢測領域，主要檢測小麥、稻谷、玉米等糧食作物。

以下將以稻谷檢測為例，具體論述該技術在糧食檢測中的應用情況。近年來，我國逐漸加大了與稻谷相關的副產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)力度，糙米和米糠的產(chǎn)量逐年提高，而使用該技術建構檢測模型，可以十分精確地測量出稻谷中的蛋白質含量、糙米中的直鏈淀粉含量等。除此之外，還可以使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法，結合近紅外光譜技術，選取波長700～1 075 nm，檢測水稻生產(chǎn)過程中各個部分氮含量的變化，從而推算出水稻的光合作用規(guī)律，并為水稻高產(chǎn)及管理的科學研究提供可靠數(shù)據(jù)［4］。

2.3 拉曼光譜技術在糧食檢測中的運用

2.3.1 拉曼光譜技術的運用原理及優(yōu)勢。拉曼光譜是一種散射光譜，在射入的單色光束光子和測試物分子互相發(fā)生反應時，會出現(xiàn)2種撞擊形式。其中，一種叫作彈性碰撞，也就是光子和分子不進行能量的交換，只是變更光子和分子的運行軌跡；另一種叫作非彈性碰撞，這一種光子和分子會進行能量交換，同時其軌跡也會發(fā)生變更。該項技術是對射入頻率各異的散射光譜進行研究，從而獲取分子振動、運行的信息，來達到對分子結構的分析、探究。對該光譜的中峰進行觀測，可以對數(shù)值進行定性分析，從而判定相關測試對象的成分和化學結構，基于此可以區(qū)分類似結構的不同物質。

該技術檢測物質時的優(yōu)勢主要有以下幾點：第一，儀器易操作，檢測耗時少；第二，無須化學試劑處理，檢測過程安全環(huán)保無污染。近年來，拉曼光譜技術不斷發(fā)展，值得注意的是，化學計量學方法的引入，使得該技術的應用領域大大拓寬，如生物制藥、材料科學、司法鑒定等領域，該技術在糧食品質、結構檢測方面也有著較好的應用前景［5］。

2.3.2 拉曼光譜技術在糧食檢測中的應用概況。拉曼光譜技術被廣泛地推廣于糧食檢測領域，如對稻谷、小麥、玉米等作物的檢驗。以下以玉米為例，詳細展現(xiàn)該技術在糧食檢測中的作用。李占龍等［6］運用該技術研究玉米的種子中所含的類胡蘿卜素和蛋白質等物質的具體結構，檢測結果顯示類胡蘿卜素的含量從外至內不斷減少，胚中的蛋白質含量數(shù)值最高，從而佐證了該技術有助于檢測人員獲取混合物的構成和各物質的比例。黃亞偉等［7］將該技術與判別分析法相結合，對新陳玉米進行檢測分析，對光譜進行預處理之后，分別選取主成分馬氏距離判別分析和偏最小二乘判別分析來建構檢測分析模型，結果顯示相應模型的檢測結果正確率，印證了該技術可運用于玉米新陳度的快速判別假設，該技術可大力在糧食倉儲品質評價工作中推廣。