谷物是我們?nèi)粘ｏ嬍车囊徊糠?。某國農(nóng)業(yè)部將谷物定義為由小麥、大米、燕麥、玉米粉、大麥或其他谷物制成的任何食品。其中包括面包、意大利面、燕麥片、早餐麥片和玉米餅。

您可能不知道的是，近紅外光譜 (NIR) 在監(jiān)測這些谷物的安全、質(zhì)量和健康益處方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

近紅外光譜技術(shù)在食品科學(xué)技術(shù)研究中有著廣泛的應(yīng)用。由于其低成本、快速處理和非破壞性，它已成為該領(lǐng)域最常見的分析技術(shù)之一。如今，近紅外光譜儀是小麥和谷物加工行業(yè)公認(rèn)的常規(guī)質(zhì)量評估技術(shù)。

谷物是全世界的主食供應(yīng)。小麥、水稻和玉米是最重要的農(nóng)作物。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部稱，這些產(chǎn)品提供了世界膳食熱量或能量攝入量的一半以上。食品的質(zhì)量嚴(yán)格取決于所用原材料的質(zhì)量。因此，評估其成分、純度和理化特性對于食品工業(yè)、育種者和農(nóng)民以及為這些行業(yè)服務(wù)的科學(xué)界來說很重要。

谷物具有許多影響其質(zhì)量、安全和健康價(jià)值的特性。蛋白質(zhì)、水分、酚類物質(zhì)和真菌就是其中的一些特征。工程師使用近紅外光譜來檢測這些特征。

根據(jù)研究，小麥和其他谷物中蛋白質(zhì)和水分的測量是最廣泛使用的近紅外光譜應(yīng)用之一。光譜學(xué)提供有關(guān)材料化學(xué)性質(zhì)的信息，近紅外光譜學(xué)用于谷物評估。該小組展示了基于近紅外的方法預(yù)測小麥和大麥的蛋白質(zhì)含量、芽損傷和 α-淀粉酶活性的潛力。他們還展示了對大米、玉米和燕麥等其他谷物的質(zhì)量參數(shù)的評估，以及真菌感染的估計(jì)。

近紅外光譜法在谷物研究中的傳統(tǒng)應(yīng)用是在研究中使用磨碎的小麥。然而，研究人員證明，直接使用近紅外光譜對整個(gè)籽粒進(jìn)行可靠的小麥成分預(yù)測是可能的。這代表了在樣品制備、成本和適用性方面的巨大進(jìn)步。

近紅外光譜已應(yīng)用于預(yù)測谷物的一些主要成分，例如水分、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。它已表現(xiàn)出如此良好的性能，以至于在許多情況下，它比傳統(tǒng)的濕化學(xué)方法更適合進(jìn)行常規(guī)分析。

傳統(tǒng)上，使用研磨材料會消除有關(guān)樣品中各個(gè)顆粒的自然變異性的信息。其本質(zhì)意味著平均值的測量。然而，研磨在光譜儀上給出了均勻的材料。因此，與整個(gè)內(nèi)核測量相比，研究人員通常會獲得更好的預(yù)測。

但研磨非常耗時(shí)，而且當(dāng)工程師需要掃描大量樣品時(shí)，它會受到限制。近紅外光譜能夠掃描單個(gè)谷粒，而不是批量掃描。

小麥中的蛋白質(zhì)含量一直是散裝和單粒應(yīng)用的近紅外光譜的主要目標(biāo)。例如，近紅外反射光譜已用于評估美國農(nóng)業(yè)部不同小麥類別的單個(gè)小麥籽粒的蛋白質(zhì)變異性。研究還表明，小麥中的蛋白質(zhì)含量可以通過單粒近紅外反射光譜來估計(jì)，其性能與傳統(tǒng)散裝粒近紅外儀器相當(dāng)。

近紅外光譜準(zhǔn)確預(yù)測了大麥中的總酚和游離對香豆酸含量。近紅外光譜也被用來預(yù)測米粉中的蛋白質(zhì)和淀粉酶含量。

研究人員表示，玉米霉菌毒素是每個(gè)生產(chǎn)國的一個(gè)常見問題。產(chǎn)毒真菌的生長會極大地影響人類和動物營養(yǎng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。傳統(tǒng)的近紅外光譜已在多種應(yīng)用中用于檢測產(chǎn)霉菌毒素真菌及其有毒代謝物。