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使用STS光谱仪进行谷物分析

使用STS光谱仪进行谷物分析

本文关键词: 农业/食品NIR/SNIR
摘要

近红外光谱学是食品工业的重要工具并用于农业日常应用中。最初用于谷物和谷物制品的分析,近年来已经被应用于食品、饮料、饲料、农业、药物、化学和纺织等工业检测。用近红外光谱学分析的产品包括种子、谷物、水果、蔬菜、油类和乳制品等;包括羊毛、棉花和木纸浆的有机纤维;以及羊毛制成品、干草捆、土壤以及肥料。近红外光谱学技术很好地应用于一系列样品类型包括粉料、浆料、液体和生物燃料等。近红外光谱技术是首选的稳定可靠的技术,因为它速度快并且非破坏性。近红外区内的独特的光谱特征提供了有关被分析产品的成分和质量的重要信息。利用化学计量学和适当的校准模型获得的定量结果,能快速描述样品的湿气、蛋白质、脂肪、碳水化合物和糖含量等特性。

图1 设备设置:Vivo近红外光源,其带有STS-近红外微型微型光谱仪,近红外微型光谱仪安装在一个光学载物台上

背景
用于谷物分析的近红外光谱学在谷物加工和存贮期间使用,它提供了产品标签上的营养成分数据。 近红外技术也在质量控制和产成品分类中发挥着重要作用。从近红外测量得到的信息对于管理机构如美国农业部是至关重要的。例如,在为避免霉菌或真菌损害谷物而进行加工期间 确定适当的产品处理方法方面,水分分析是非常重要的。水分分析还提供了用于确定最适合于特殊用途或碾磨类型的谷物类型的鉴别信息。水分还被用于确定是否应使用象冻干法的工艺过程以便保存谷物。作为一个工艺过程控制工具,使用手动和自动取样进行近红外分析。通过在谷物从输送机出料时对它们进行检查,产生的反馈能提示将损坏的或次品批次从主流中分开以将可能是不安全或被污染的产品排除在外。

图2 小麦谷物(右侧)被直接放到取样区上并使用一个磁环将白豌豆固定到位

测量条件
对小麦、稻子和白豌豆样品的650-1100 nm范围的短波近红外漫反射谱进行了测量。使用了下列仪器对光谱进行了测量:一个STS微型微型光谱仪,带有STAGE-RTL-T反射和传输载物台的Vivo大功率光源以及一个WS-1-SL漫反射支架(图1)。Vivo 光源具有四个大功率钨卤素灯泡,安装角度为45 度,用于漫反射测量。照明载物台使用了积极冷却,减少了直接放置于样品载物台上的样品过热的风险。种子和谷物样品被放置于漫反射测量载物台上(图2)。
 
结果
测量的种子和谷物样品的反射率光谱显示在图3中。当光谱的整体形状类似的时候,在700 nm以下观察到的漫反射强度的一些光谱形状差异。这些光谱差异使样品的鉴别成为可能并且能用提供样品成分定量信息的校准模型进行解释。
图3 稻子、小麦和白豌豆样品显示强度差异的漫反射光谱

结论

正如本应用说明书所表明的,VIS-NIR反射光谱学是一种用于种子和谷物样品分析的极有价值的技术。使用化学计量学和适当的校准模型对于小麦、稻子和白豌豆测量的光谱差能做进一步分析以提供有关重要成分参数如湿气、蛋白质、脂肪、碳水化合物和含糖量等的定量信息。进一步分析,甚至细小的光谱差都能产生很多的定量成分信息。

Vivo照明反射载物台结合的STS-NIR微型光谱仪对于范围为650-1100 nm的VIS-NIR应用是一个很好的平台。这个设备的模块化特点和紧凑体积设计提供了使用的灵活性-从生产线到野外或实验室环境。测量具有高重现性的并支持在该波长范围中的谷物光谱分析的使用。 

在世界各地数以千计的应用表明, Ocean Optics光谱仪非常适用于需要携带轻便、体积紧凑和低成本的应用。 

参考文献

Burns, D.A., Ciurczak, E.W., 编辑。2008年。近红外分析手册,第3版,伯克莱屯(佛罗里达州):CRC 出版社,页数:268-284. 

Peshlov, B.N.  Et al. 2009年。“使用多变量校准模型对野蓝莓中虫害探测的三个近红外分光光度计的比较”,近红外光谱学杂志,17, 203-212. 

 

 

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