光谱学在农业作物管理和评估食品质量

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农业产业中发挥着影响力作用满足粮食生产不断增长的人口的需求。在当今世界的许多地方,最大化生产的同时保护环境被认为是一个严重的问题。

目前粮食生产逐步转向科学的光谱监测作物的健康和提高产量。亚博老虎机网登录

农业设备制造商和研究人员在app亚博体育生物科学信任的光谱仪提供精确的光谱数据在一个合理的成本。亚博老虎机网登录的有超过25年的经验在发展中光谱分析解决方案的应用程序,因此有专家帮助设计一个光学光谱系统对于任何应用程序。

在作物生产中的应用

在水稻氮浓度

改善农作物的生长情况和监测植物健康特征重要性最大化生产产量的主要因素。一系列的指标测量水稻的叶子中的叶绿素¹是由数字农业研究所的研究人员在浙江的浙江农业科学院,杭州,中国。亚博老虎机网登录

叶绿素有很强的,证据确凿的含氮量相关,植物健康的一个主要指标。

使用旧版本的AvaSpec-ULS2048CL-EVO,研究者调查了使用红色边缘反射指数(RERI)和黄色边缘反射指数(YERI)校准叶绿素和氮值参考光谱在每个发展阶段的植物和不同国家的植物健康²。一旦相关参考光谱,这背后的理论工作研究可以应用于其它作物。^3、4

肥料自动化应用程序

今天的商业应用在使用跟浙江的研究人员所使用的原则。英国农业巨头,雅苒成立于1905年,致力于农业行业科技进步和N-sensor专门设计。

这个浮动利率,实时氮传感器工作在演唱会与肥料撒布机监测植物条件和调整相应的施肥的应用程序。这表明最优数量的肥料使用,减少环境影响和控制应用程序的肥料浪费,最大限度地提高作物产量。

小麦在太平洋西北地区

小麦的蛋白质含量是影响其价格和小麦价格下降影响了农民特别是在这个地区。柔软的白色冬小麦是适应PNW气候和较低的蛋白质产量相比其他品种。甚至其他所需的额外的氮肥品种蛋白质产量较高,非常适合该地区。

光谱仪器是用来定义一个标准测量蛋白质含量以及氮值。对小麦的农民来说,这是关键的第一步发展浮动利率肥料技术商业应用在太平洋西北地区⁵。

未来的食物

火星殖民计划和长期的太空任务需求,人类会让食物不到适合植物生长的环境。这主要影响计划满足这些未来的殖民地的饮食需求。低强度的光对经济增长的影响,小麦产量和光合作用⁶广泛研究的研究人员的实验室环境生物学和生命支持技术,与国际合作联合研究中心航空北京航空航天大学生物与医学工程,北京,中国。

研究人员使用一个AvaSpec-ULS2048光谱仪各种测试组的控制光强度在不同的发展阶段。他们发现低光在初始发展阶段最后产量几乎没有影响,只要足够的光线在灌浆后期阶段。

应用程序在收获

一个重要拼图的收获最大化和监控生产质量的市场,以确保未来的粮食供应。在这个阶段的食物来源,采用光谱作为一种非破坏性方法评估的质量和成熟。

世界各地的研究人员正在开发指数在近红外光谱范围内各种生产的标准定性评估。这些指标可以使用内联自动化评分和排序的收获和之后。

在匈牙利Jonagold苹果,甜樱桃,桃子在西班牙,意大利和许多类型的葡萄的水果已经研究了这种类型的光谱测量。

Jonagold和富士苹果

早些时候,旅行车已经报道研究人员试图开发标准评估的质量和成熟富士和Jonagold苹果品种。在近红外和红色的工作范围(600 - 1100海里),这些研究多目标开发指标苹果质量和成熟的资格取决于颜色以及水和可溶性糖含量。

甜樱桃

匈牙利每年产生大约10 - 12几千吨的樱桃。研究人员在这个城市探索花青素的吸收特点,水溶性植物色素,呈紫色,蓝色,或红色基于小植物的pH值的变化。AvaSpec-ULS2048L证明是一个最佳的仪器工作的近红外光谱(900 - 970 nm)和红色光谱(570 - 730海里),和样品在生命周期的几个阶段和健康状况的变化。最后,这个项目开发四个光谱指数客观限定樱桃水果。除了花青素,含水量和颜色指数的概念是至关重要的因素⁷。

桃子

认为成熟收获后的主要考虑是为客户最重要的质量指标。然而,正如自然界中客观的测试是破坏性的,合格的过程成熟度指标大多是主观的。

的是,当然,知道含水量(影响坚定)和可溶性糖含量(SSC)在很大程度上与果实品质。由于它们的光谱吸收特性,建立了近红外光谱分析是一种有效的方法来测量水分含量和SSC。

意大利研究人员使用早期模型相当于avaspec - nir256 - 1.7研究的发展指数标准,因此关联近红外光谱的结果成熟的观念。这使得这一技术用于商业应用,因此将这种技术在现场使用⁸。

葡萄和葡萄酒产量

葡萄酒产量是一个关键的产业在世界许多地区,特别是在意大利。一个研究小组从大学农业工程系米兰,意大利Vis /近红外光谱应用于描述葡萄成分在收获。他们采样一个惊人的156在2005年和2006年葡萄品种而努力快速在线预测的手段成熟因素确定影响葡萄酒质量⁹。

葡萄成分在收获是未来葡萄酒质量的主要因素。许多因素考虑在葡萄成分包括熟悉的成熟指标,如酸度和可溶性糖含量以及多酚和酚类化合物花青素(如樱桃研究)。

这个研究的帮助下AvaSpec-ULS2048L承诺的进展便携式VIS显示/近红外光学测量系统在450 - 980纳米波长范围工作快速、非破坏性葡萄质量测量验证率为95%时研究是在2010年完成。

从那时起,光谱仪技术进展,这些应用程序是一个“成熟”前景商业系统的创建。

食品应用

牛奶产量

有许多用于光谱分析乳品行业。荧光光谱是用来测试牛奶内容脂肪,蛋白质,碳水化合物、水分和矿物质。传统的化学分析技术需要实验室设备,专业人员,和最具破坏性的方法。app亚博体育牛奶产品的成分通常是研究了近红外光谱(800 - 2500 nm)和紫外线波长范围(185 - 210海里)。

大学的研究团队在普罗夫迪夫食品技术,保加利亚的目的是,在某种程度上,在给检查员的工具来控制扩散的牛奶产品中掺入的糖,植物油,外国蛋白质¹⁰。

这家法国公司Spectralys创新,随着Actalia,食品行业的专业知识中心,设计了Amaltheys,商业荧光分析仪评价变性乳清蛋白奶酪牛奶。这个系统使奶酪生产商检查豆腐凝固和规范奶酪生产产量¹¹。

鸡蛋和牛肉质量

工作正在进行中,以制定质量评估方法的其他食品。使用vi /近红外光谱评价牛肉温柔和鸡蛋新鲜度被认为是更有趣的和当前的一个例子。

研究人员使用牛肉来自中国农业大学,工程学院,北京,中国正在与avaspec - nir256 2.5光谱仪为了衡量肉品品质的特征,其中包括:脂肪含量、颜色、含水量、温柔,和博士研究组成营养素之外,这支球队也考虑了用近红外光谱识别常见的总挥发性碱性氮等污染物¹²。

鸡蛋被认为是另一个流行的蛋白质来源,和监测新鲜从壳中是具有挑战性的。然而,卵子质量和孵化研究小组的研究人员分析了从鸡蛋近红外和可见光透射光谱获得。使用AvaSpec-ULS2048L EQIRG发现一个强大的收集的透射光谱和标准之间的联系测量鸡蛋新鲜度,泛滥平原和pH值等单位,能够测量蛋白质质量根据白蛋白的高度,或蛋白¹³。

捕捉食物假药

有许多食品,因为价格或需求,往往是伪造的。橄榄油和蜂蜜就是两个例子常常掺假或“假冒的产品。“蜂蜜是世界上最假的食物之一。掺假的酒精也一直是话题的新闻最近在墨西哥度假地区试图阻止这些潜在的致命假药的销售。

温迪Meulebroeck和一组从布鲁塞尔自由大学、比利时发表了一系列研究论文在光子学增强传感器在IEEE食品监测仪器和测量杂志。本研究利用AvaSpec-ULS3648光谱仪的分辨率可能降至0.1纳米,并取得了巨大的进步在展示NIR光谱识别和身份验证的可行性的液体和固体食物产品¹⁴。

皇家化学学会的也调查的问题食品诈骗和正在制定一个傻瓜快速检测技术在该领域的分析食物链¹⁵。他们评估了avaspec - nir256 - 2.5 - hsc用于一个系统,需要快餐走出实验室,分析地方阻止食品诈骗的最前沿。

的农业和食品

的是一个全球领先的光谱学的发展实际应用的解决方案。旅行车是取决于研究人员,以确保世界粮食对未来人口。

引用和进一步阅读

1. 胡,郝。”氮状态测定水稻叶片叶绿素荧光和反射特性:“3号传感器字母,卷9日,2011年6月,第1207 - 1211页
2. 张,金亨et al。”新的反射光谱植被指数估算水稻氮营养我:选择最佳植被指数使用叶片光谱反射率和SPAD值。“传感器传感器信,信件,卷9日3号,2011年6月,第1195 - 1190页。(6)
3. 张,金亨et al。”新的反射光谱植被指数估算水稻氮营养II:最佳反射率光谱植被指数估算水稻叶片氮浓度。“传感器传感器信,信件,卷9日3号,2011年6月,第1200 - 1196页。(5)。
4. 张,金亨et al。”新的反射光谱植被指数估算水稻氮营养III:开发新的植被指数基于树冠的红色边反射光谱监测水稻树冠叶氮浓度”。传感器字母,传感器字母,卷9日3号,2011年6月,页1201 - 1206 (6)。
5. 周,彝族等。”战略氮供应改变树冠发展和提高旱地小麦的氮利用效率109年。”农学期刊(3)2017年1月。
6. 盾,陈等人。”低光照强度对经济增长的影响,光合特性、抗氧化能力、产量和品质的小麦在不同生长阶段(小麦l .)在美国”。的进步空间研究体积53岁,11个问题,2014年6月,页1557 - 1566
7. 阿提拉,纳吉和托马斯Janos。”甜樱桃果实与反射率的测量分析”。大学的人士,环境保护部门卷。17日,2011年。
8. 美国卡彭,et al。”分析桃子成熟的电子鼻和近红外光谱“先生和微系统:《7日意大利会议。博洛尼亚,久。2002
9. Guidetti, r . et al。”葡萄质量评价参数通过一个简单的可见光及近红外光谱系统。”交易ASABE 2010 Vol.53第二pp.477 - 484 ref.28
10. 克里斯汀娜T.L. et al。”牛奶的散射和荧光光谱保加利亚化学通讯、Vol.46空间站。B(39-43)页。2014年12月10日。
11. P, Lacotte et al。”Amaltheys:荧光技术分析来评估奶酪牛奶变性乳清蛋白”。《乳品科学。2015年10月,98 亚博老虎机网登录(10):6668 - 77。
12. 彭、Yankun和王绣。”应用近红外光谱评估肉类质量和安全2015年1月1日。
13. 粗毛,巴特等。”可见透射光谱对鸡蛋新鲜度的评估”。粮食和农业的科学学报,2006。亚博老虎机网登录
14. Meulebroeck、Thienpont Ottevaere。“光子学增强食品监测的传感器:第1部分。“IEEE仪表测量杂志。问题:数量:19日,2016年12月6日。
15. 罗伊斯顿Goodacre et al。”傻瓜:快速定量检测方法对现场食品欺诈分析-走出实验室,进入食品供应链。”分析方法,1 2015年1月。

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