物研智農
農產品無損農殘檢測系統
隨著人民消費物質的不斷豐富，人類對可食農產品的要求不再滿足于農產品的數量，在競爭日益激烈的背景下，農產品品質的優劣決定了銷路，因此農產品品質的檢測就顯得非常重要。農產品品質檢測是保證農產品質量和安全的關鍵環節，但是，無論是采用化學分析還是儀器分析方法，其實驗本身的耗時性及對物料的破壞性是許多場合所不允許的，所以利用近紅外光譜、機器視覺、X射線、超聲波等方法，實現了對農產品營養成分（蛋白質、脂肪、淀粉、糖度等）、功能成分（維生素、生物堿等）、有害成分（硫甙、芥酸、焦油、毒素）等內部品質以及大小、顏色、缺陷、形狀、病害等外部品質指標的檢測，如表：
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產品類別 |
檢測指標 |
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谷物和油料作物 |
蛋白質、含油量、淀粉(直鏈淀粉和支鏈淀粉)、水分、各種氨基酸、纖維素等以及作物產地、季節等品質 |
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乳制品、肉類、魚類、蛋類 |
蛋白質、乳糖、脂肪、乳酸、固型物、水分、酪蛋白、鹽分、熱量、氨基酸、脂肪酸、纖維素、新鮮及冷凍程度、碘價、酸值、黃色素、紅色素、酒精、乳酸、谷氨酸、葡萄糖、產品種類、真偽 |
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水果蔬菜 |
酸度、含糖量、維生素、水分、纖維素、可溶性固形物等品質、產地鑒定、分類定性判別 |
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飼料 |
干物質、粗蛋白、粗纖維、灰分、消化能、代謝能、氨基酸、植酸磷、喹乙醇等品質 |
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煙草、茶葉 |
總氮、游離氨基酸、水分、尼古丁、煙堿、茶多酚、咖啡堿、總糖、還原糖、灰分、香料、保濕劑等，產地、登記分類 |
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紅酒、白酒、啤酒、飲料、咖啡 |
乙醇、含氮量、pH值、麥芽糖、咖啡因、葡萄糖、果糖、蔗糖、酸度、有機酸、產地、真偽等品質 |
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轉基因食品 |
蛋白或DNA的變化以及標記基因的轉變、轉基因食品的鑒定 |
無損檢測技術是在不損壞被檢測對象的前提下，利用被測物外部特征和內部結構所引起的對熱、聲、光、電、磁等反應的變化探測其性質和數量的變化。根據檢測原理不同，無損檢測大致可分為光學特性分析法、聲學特性分析法、機器視覺技術檢測方法、電學特性分析法、電磁與射線檢測技術等五大類，涉及近紅外光譜、射頻識別（RFID）、超聲波、核磁共振、X光成像、X光衍射、機器視覺、高光譜成像、電子鼻、生物傳感器等技術。農產品的品質檢測主要包括水果、蔬菜的檢測與分級；畜禽、水產品類的檢測與分級；經濟作物的檢測與分級（煙葉、茶葉、咖啡、蜂產品）；谷物籽粒的檢測與分級（如大豆、花生、玉米、芝麻、大米）等；根據農產品品種及其物理特性的多樣性，不同的農產品需要用不同的無損檢測方法和檢測裝置來檢測。對于農產品而言，其品質的無損檢測方法通常是從外部給農產品以光、聲、電、力等類型的能量，利用相應的傳感器得到從檢測對象中輸出的能量，將輸出能量與對象品質有關的物理化學信息進行關聯并建立數學模型，從而在不破壞農產品品質有關的物理化學信息進行關聯并建立數學模型，在不破壞農產品的情況（即在無損狀態）下檢測出定性或定量的品質信息。無損檢測具有如下優點：
（1）所用的對象可以反復使用，便于必要的連續跟蹤測定；
（2）可檢測外觀品質，也可檢測內在品質；
（3）檢測速度快，能夠實現農產品品質的在線檢測；
（4）操作簡便，無需具備專業知識；
（5）節約試劑，綠色、環保。
光學特性分析法
由于農產品的內部成分和外部特性不同，在不同波長光線照射下會有不同的吸收或反射特性，即農產品的分光反射率或吸收率在某一特定波長內會比其他部分大，根據此特性結合光學檢測裝置能實現農產品品質的無損檢測。目前用于農產品質量的光學檢測主要有3種方法：規則反射光法、漫反射光法和透射光法。
聲學特性分析
利用農產品的聲學特性對其品質進行無損檢測是指農產品在聲波作用下的反射特性、散射特性、透射特性、吸收特性、衰減系數和傳播速度及其本身的聲阻抗與固有頻率等，反映了聲波與農產品相互作用的基本規律。故根據農產品的聲學特性即可判斷其品質如何，并據此進行分級。利用農產品聲學特性對其品質進行無損檢測和分級是生物學、聲學、農業物料學、電子學、計算機等學科在農產品生產和加工中的綜合應用，該技術適應性強，檢測靈敏度高，對人體無害，成本低廉，易實現自動化，是農產品無損檢測技術發展的重點領域。
計算機視覺檢測技術
計算機視覺是以計算機和圖像獲取部分為工具，以圖像處理技術、圖像分析技術、模式識別技術、人工智能技術為依托，處理所獲取的圖像信號，并從圖像中獲取某些特定信息。計算機視覺技術無需接觸特定對象便可從獲取的圖像中得到大量的信息，通過對這些信息的分析得到物體尺寸、表面缺陷、外觀形狀、表面色度等具體信息，進而實現外觀質量的綜合評價。
電學特性分析
物質介電特性是指生物分子中的負電荷對外加電場的響應特性。農產品的生理變化伴隨著電介質特征參數變化，而這一變化可通過對宏觀介電特性參數的檢測感知。因此，利用農產品的介電特性，可實現對農產品含水率、損傷、品質等快速檢測。
核磁共振檢測技術
核磁共振技術（NMR）是一種探測濃縮氫質子的技術，它對農產品中的水、脂的混合團料狀態下的響應變化比較敏感。如果以適當頻率的電磁波照射在外加磁場中的自旋核，這時處于低能態的自旋核就會吸收電磁波的能量，從低能態躍遷到高能態，這種現象稱為核磁共振。此時，核產生一種核磁共振信號，給出核磁共振譜，即NMR譜。根據此核磁共振譜可反映分子中原子所處的狀態，進而可以對農產品的內部品質進行綜合評價。
X射線檢測技術
X射線具有穿透能力，物質的密度大小影響X射線的穿透量的多少，通過對穿透量的分析，探明物質內部的情況。因農產品的密度與金屬等物質相比要小得多，所需X射線強度很弱，通常稱其為軟X射線。近幾年，軟X射線已被成功地運用于農產品的自動化無損檢測分級中。
光譜成像技術
光譜成像技術（Spectral Imaging）綜合了光學、電子學、信息處理、計算機科學等領域的先進技術，把傳統的二維成像技術和光譜技術有機地結合在一起。集圖像分析和光譜分析于一身，在農產品質量安全檢測方面具有獨特的優勢。光譜圖像是一個三維數據塊，指在特定光譜范圍內，利用分光系統獲得的一系列連續波長下的二維圖像。在每個特定波長下，光譜數據都能夠提供一個二維圖像信息，而同一像素在不同波長下的灰度又提供了光譜信息，其中，圖像信息表征農產品的大小、形狀和顏色等外觀特征；光譜信息能反映農產品內部結構、成分含量等特征。
