農(nóng)作物營養(yǎng)狀況的測量

近紅外掃描儀擅長測量反映作物營養(yǎng)狀況的植物生理學(xué)的各個(gè)方面。

近紅外工具通過檢測葉子中的化學(xué)成分，提供有關(guān)氮、磷和鉀等主要營養(yǎng)素濃度、缺乏或過量的信息。NIR 測試可以取代實(shí)驗(yàn)室中繁瑣、漫長且復(fù)雜的分析。例如，它經(jīng)常被用來代替相對繁瑣的凱氏定氮法來定量植物中的氮。農(nóng)民和農(nóng)學(xué)家可以使用近紅外光譜光合作用分析來檢測植物中的氮缺乏情況。

同樣，近紅外技術(shù)可以檢測谷物和其他作物葉子中的鐵、鎂和鋅。已成功測定蘋果、柑橘、苜蓿、甘蔗和塊根作物的葉子營養(yǎng)狀況。

如果分析顯示缺乏任何元素，農(nóng)民可以及時(shí)提供所需量的營養(yǎng)補(bǔ)充。因此，他們還可以避免過度使用肥料以及由此產(chǎn)生的植物毒性，并減少開支。

用于水果加工的近紅外光譜

光譜測量在食品加工過程中有廣泛的用途。NIR 工具的使用始于農(nóng)場。

種植用于加工制成果汁、葡萄酒和其他液體的水果的農(nóng)民非常重視糖含量。水果必須在正確的時(shí)間收獲才能達(dá)到正確的糖含量。在田間嚴(yán)格跟蹤成熟和成熟過程，以確定最佳收獲時(shí)間。DM 含量用于選擇更年期水果(例如蘋果或芒果)的收獲日期。對于非躍變型水果，例如漿果和葡萄，在收獲后不會(huì)成熟太多，通過監(jiān)測作物的 SSC 來確定收獲時(shí)間。對于黑莓，糖含量和酸度都會(huì)受到檢查。

用于分類和加工水果和蔬菜的近紅外應(yīng)用有多種：

采收后也會(huì)監(jiān)測糖含量，以便使用處于相似成熟階段的水果進(jìn)行加工。

測量了幾種新鮮消費(fèi)產(chǎn)品的含水量，例如蘑菇、蔬菜、芒果、香蕉和草莓。

在通過干燥葡萄生產(chǎn)的葡萄干的生產(chǎn)過程中，在田間和干燥中心對水分含量進(jìn)行監(jiān)測，以確定干燥時(shí)間。

近紅外光譜用于確定果汁的營養(yǎng)狀況，例如石榴汁中的生物活性化合物。

在所有這些情況下，提供即時(shí)讀數(shù)的非破壞性近紅外工具是幫助實(shí)時(shí)決策的資產(chǎn)。F-750 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量儀已成功測試各種水果的干物質(zhì)、SSC、酸度、顏色和水分含量。

用于檢測疾病、害蟲和毒素的 NIR

近紅外光譜可用于在生長中的農(nóng)作物和儲存的谷物出現(xiàn)視覺癥狀之前檢測疾病。害蟲、疾病和雜草產(chǎn)生的脅迫會(huì)改變植物的組成，也可以通過近紅外光譜儀檢測到。遙感圖像在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中利用這一原理，根據(jù)感染強(qiáng)度和范圍對田地進(jìn)行分級，以便種植者能夠做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的治療決策。

鐮刀菌(Fusarium asiaticum和Fusarium graminearum)是一種危害大麥植株的常見真菌病害，影響谷物的最終品質(zhì)并降低產(chǎn)量。

稻瘟病引起的稻瘟病會(huì)降低產(chǎn)量并危害人們的健康。

這兩種真菌均已使用近紅外現(xiàn)場工具成功檢測到，從而提供了及時(shí)有效的控制感染以限制損害的方法。

在收獲后儲存期間，水稻特別容易受到真菌感染。近紅外技術(shù)已用于發(fā)現(xiàn)和量化米粒中產(chǎn)生黃曲霉毒素的曲霉菌的真菌感染。通過使用 950 和 1650 nm 波長檢測黃曲霉毒素 B 1 的存在來鑒定真菌感染。

近紅外技術(shù)還可以檢測昆蟲侵?jǐn)_和谷物收獲后的損壞。

通過近紅外工具進(jìn)行內(nèi)部化合物檢查可以檢測種子中毒素的形成。例如，氨基酸 L-刀豆氨酸是一種有毒化合物，可以在谷物中形成并減少非反芻動(dòng)物的食物攝入量。

用于質(zhì)量控制的近紅外光譜

用于在存儲、運(yùn)輸和零售過程中對新鮮農(nóng)產(chǎn)品和加工產(chǎn)品進(jìn)行分類、分級和質(zhì)量監(jiān)控的近紅外掃描儀是該技術(shù)的重要應(yīng)用。Felix Instruments 系列基于 NIR 的質(zhì)量評估設(shè)備專為這些任務(wù)而設(shè)計(jì)。

外觀、顏色和質(zhì)地對于確保消費(fèi)者滿意度至關(guān)重要。此外，在收獲時(shí)對 DM 和 SSC 水平進(jìn)行 NIR 測試使種植者能夠生產(chǎn)出滿足消費(fèi)者口味的水果。通過質(zhì)量計(jì)，零售商可以判斷水果何時(shí)成熟到可以將貨物從倉庫轉(zhuǎn)移到商店。

在出現(xiàn)視覺癥狀之前，通過近紅外成像早期檢測過熟的農(nóng)產(chǎn)品，有助于剔除變質(zhì)的產(chǎn)品，以防止乙烯擴(kuò)散并導(dǎo)致附近其他農(nóng)產(chǎn)品過早成熟?；蛘?，也可以使用現(xiàn)成的用于點(diǎn)測量的商用近紅外相機(jī)來檢查購買時(shí)的水果質(zhì)量。近紅外圖像在人眼可見之前就清楚地顯示了瘀傷。

科學(xué)家們正在嘗試建立近紅外高光譜成像，通過檢查總脂肪、單飽和脂肪酸、飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸來控制核桃的質(zhì)量。

NIR 掃描儀還用于蜂蜜、油或橄欖等多種產(chǎn)品的質(zhì)量控制，以確保良好的購買并提供購買選擇建議。通過檢測僅由橄欖產(chǎn)生的親水酚，近紅外測試可以確定橄欖油的真實(shí)性并檢查其是否摻假。同樣，近紅外光譜可以發(fā)現(xiàn)綠色香蕉粉的摻假，從而提高出口和創(chuàng)收的可能性。

Felix Instruments 的 F-750 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)可以測量水果的內(nèi)部顏色和硬度以及水果和蔬菜的內(nèi)部腐爛情況。它還可用于檢查液體，如果汁或葡萄酒，并測試橄欖油中的親水酚。

借助 NIR 工具，農(nóng)場和商店之間的質(zhì)量控制變得很容易，并且可以經(jīng)常進(jìn)行，因?yàn)樵摲椒焖偾覠o損。近紅外測試被認(rèn)為對于減少糧食損失和確保糧食充足至關(guān)重要。

用于動(dòng)物和乳制品質(zhì)量控制的近紅外光譜

近紅外光譜不僅適用于植物，也適用于動(dòng)物產(chǎn)品。動(dòng)物產(chǎn)品的質(zhì)量控制基于確定身體成分。在缺乏針對肉類產(chǎn)品的特定工具的情況下，科學(xué)家有時(shí)會(huì)使用可用的近紅外掃描儀;例如，一些研究人員使用 F-750 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)成功測試了魚類質(zhì)量。

對于魚類和貝類等水生動(dòng)物，光譜測試的參數(shù)包括蛋白質(zhì)、脂肪、水、礦物質(zhì)、維生素、碳水化合物和提取物。就牛肉、豬肉和家禽而言，脂肪、蛋白質(zhì)和水含量等參數(shù)可以區(qū)分肉的種類或部位。這些可用于確定摻假和原產(chǎn)地。

NIR 掃描是評估和監(jiān)控奶酪生產(chǎn)和質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)程序。不同的奶酪由不同的脂肪和水成分定義，這些成分用于設(shè)定質(zhì)量基準(zhǔn)。近紅外測試對于種植者和政府官員來說很方便，可以檢查奶酪是否符合營銷所需的國家和國際標(biāo)準(zhǔn)。

近紅外掃描和成像也用于飼養(yǎng)動(dòng)物。許多類型的飼料的收獲后質(zhì)量是根據(jù)干物質(zhì)含量確定的。例如，土豆的營養(yǎng)質(zhì)量用于計(jì)算動(dòng)物的飼料量，以確保它們擁有最佳飲食。測量用于筒倉的玉米中的淀粉、糖和干物質(zhì)，以確保青貯飼料的質(zhì)量?；蛘咿r(nóng)民測量牛奶質(zhì)量以確定牛的飼料成分。

近紅外成像用于檢查殘留飼料，以估計(jì)家禽消耗的飼料量。?

用于農(nóng)業(yè)土壤測試的近紅外光譜

土壤含有礦物質(zhì)、水、空氣、有機(jī)物和微生物。將有機(jī)物與礦物質(zhì)分離是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，土壤中通常只存在 1-5% 的有機(jī)物。此外，傳統(tǒng)的有機(jī)物估算方法冗長且涉及許多復(fù)雜的步驟。NIR 測量速度快，可以在農(nóng)場或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行，無需樣品制備。

近紅外光譜儀也已用于測試與農(nóng)作物有關(guān)的土壤的其他方面?？梢粤炕寥赖牡V物質(zhì)成分，如氮 (N)、磷 (P)、鉀 (K)、鐵 (Fe)、鈣 (Ca) 和鎂 (Mg)，以確定它們在肥料管理中對植物的可用性。

土壤中的水動(dòng)態(tài)由土壤質(zhì)地決定，是 NIR 可以測量并為灌溉管理提供建議的另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。然而，它確實(shí)需要針對不同地點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。

所以，近紅外技術(shù)似乎是為農(nóng)業(yè)量身定制的技術(shù)，不僅適用于研究，也適用于種植者、包裝商和分銷商。當(dāng)今的設(shè)備非常復(fù)雜，可以提供易于實(shí)時(shí)理解和使用的快速測量。它們足夠精確，可用于研究并補(bǔ)充現(xiàn)有設(shè)備，消除農(nóng)場管理中的猜測，同時(shí)變得更加用戶友好。近紅外掃描儀應(yīng)用更加廣泛，并且是為點(diǎn)測量而開發(fā)的，成像應(yīng)用逐漸普及。更小、更便攜的工具比以往任何時(shí)候都更實(shí)惠，并將繼續(xù)成為為食品供應(yīng)鏈帶來可量化科學(xué)價(jià)值的重要一步，從而節(jié)省利益相關(guān)者的時(shí)間、金錢和資源。