農作物營養(yǎng)狀況的測量

近紅外掃描儀擅長測量反映作物營養(yǎng)狀況的植物生理學的各個方面。

近紅外工具通過檢測葉子中的化學成分，提供有關氮、磷和鉀等主要營養(yǎng)素濃度、缺乏或過量的信息。NIR 測試可以取代實驗室中繁瑣、漫長且復雜的分析。例如，它經常被用來代替相對繁瑣的凱氏定氮法來定量植物中的氮。農民和農學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，農民可以及時提供所需量的營養(yǎng)補充。因此，他們還可以避免過度使用肥料以及由此產生的植物毒性，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 工具的使用始于農場。

種植用于加工制成果汁、葡萄酒和其他液體的水果的農民非常重視糖含量。水果必須在正確的時間收獲才能達到正確的糖含量。在田間嚴格跟蹤成熟和成熟過程，以確定最佳收獲時間。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，在收獲后不會成熟太多，通過監(jiān)測作物的 SSC 來確定收獲時間。對于黑莓，糖含量和酸度都會受到檢查。

用于分類和加工水果和蔬菜的近紅外應用有多種：

采收后也會監(jiān)測糖含量，以便使用處于相似成熟階段的水果進行加工。

測量了幾種新鮮消費產品的含水量，例如蘑菇、蔬菜、芒果、香蕉和草莓。

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

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，提供即時讀數(shù)的非破壞性近紅外工具是幫助實時決策的資產。F-750 農產品質量儀已成功測試各種水果的干物質、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、疾病和雜草產生的脅迫會改變植物的組成，也可以通過近紅外光譜儀檢測到。遙感圖像在精準農業(yè)中利用這一原理，根據(jù)感染強度和范圍對田地進行分級，以便種植者能夠做出數(shù)據(jù)驅動的治療決策。

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并降低產量。

稻瘟病引起的稻瘟病會降低產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。近紅外技術已用于發(fā)現(xiàn)和量化米粒中產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。

近紅外技術還可以檢測昆蟲侵擾和谷物收獲后的損壞。

通過近紅外工具進行內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物的食物攝入量。

用于質量控制的近紅外光譜

用于在存儲、運輸和零售過程中對新鮮農產品和加工產品進行分類、分級和質量監(jiān)控的近紅外掃描儀是該技術的重要應用。Felix Instruments 系列基于 NIR 的質量評估設備專為這些任務而設計。

外觀、顏色和質地對于確保消費者滿意度至關重要。此外，在收獲時對 DM 和 SSC 水平進行 NIR 測試使種植者能夠生產出滿足消費者口味的水果。通過質量計，零售商可以判斷水果何時成熟到可以將貨物從倉庫轉移到商店。

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產品，有助于剔除變質的產品，以防止乙烯擴散并導致附近其他農產品過早成熟?；蛘?，也可以使用現(xiàn)成的用于點測量的商用近紅外相機來檢查購買時的水果質量。近紅外圖像在人眼可見之前就清楚地顯示了瘀傷。

科學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量。

NIR 掃描儀還用于蜂蜜、油或橄欖等多種產品的質量控制，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生的親水酚，近紅外測試可以確定橄欖油的真實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 農產品質量計可以測量水果的內部顏色和硬度以及水果和蔬菜的內部腐爛情況。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，農場和商店之間的質量控制變得很容易，并且可以經常進行，因為該方法快速且無損。近紅外測試被認為對于減少糧食損失和確保糧食充足至關重要。

用于動物和乳制品質量控制的近紅外光譜

近紅外光譜不僅適用于植物，也適用于動物產品。動物產品的質量控制基于確定身體成分。在缺乏針對肉類產品的特定工具的情況下，科學家有時會使用可用的近紅外掃描儀;例如，一些研究人員使用 F-750 農產品質量計成功測試了魚類質量。

對于魚類和貝類等水生動物，光譜測試的參數(shù)包括蛋白質、脂肪、水、礦物質、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地。

NIR 掃描是評估和監(jiān)控奶酪生產和質量的標準程序。不同的奶酪由不同的脂肪和水成分定義，這些成分用于設定質量基準。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準。

近紅外掃描和成像也用于飼養(yǎng)動物。許多類型的飼料的收獲后質量是根據(jù)干物質含量確定的。例如，土豆的營養(yǎng)質量用于計算動物的飼料量，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，以確保青貯飼料的質量?；蛘咿r民測量牛奶質量以確定牛的飼料成分。

近紅外成像用于檢查殘留飼料，以估計家禽消耗的飼料量。?

用于農業(yè)土壤測試的近紅外光譜

土壤含有礦物質、水、空氣、有機物和微生物。將有機物與礦物質分離是一項挑戰(zhàn)，土壤中通常只存在 1-5% 的有機物。此外，傳統(tǒng)的有機物估算方法冗長且涉及許多復雜的步驟。NIR 測量速度快，可以在農場或實驗室進行，無需樣品制備。

近紅外光譜儀也已用于測試與農作物有關的土壤的其他方面?？梢粤炕寥赖牡V物質成分，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。

土壤中的水動態(tài)由土壤質地決定，是 NIR 可以測量并為灌溉管理提供建議的另一個關鍵參數(shù)。然而，它確實需要針對不同地點進行校準。

所以，近紅外技術似乎是為農業(yè)量身定制的技術，不僅適用于研究，也適用于種植者、包裝商和分銷商。當今的設備非常復雜，可以提供易于實時理解和使用的快速測量。它們足夠精確，可用于研究并補充現(xiàn)有設備，消除農場管理中的猜測，同時變得更加用戶友好。近紅外掃描儀應用更加廣泛，并且是為點測量而開發(fā)的，成像應用逐漸普及。更小、更便攜的工具比以往任何時候都更實惠，并將繼續(xù)成為為食品供應鏈帶來可量化科學價值的重要一步，從而節(jié)省利益相關者的時間、金錢和資源。