化學(xué)計(jì)量學(xué)在水產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)分析中的應(yīng)用

趙玉清

摘 要：近年來(lái)發(fā)展最為快速的分析檢測(cè)技術(shù)當(dāng)屬化學(xué)計(jì)量學(xué)，這一技術(shù)能夠在不破壞樣品的前提下快速準(zhǔn)確地分析產(chǎn)品。水產(chǎn)品在人類(lèi)的膳食中必不可少，但是水產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)乎到人們的健康。文章就化學(xué)計(jì)量學(xué)分析技術(shù)及其在水產(chǎn)品檢測(cè)中應(yīng)用的現(xiàn)狀和問(wèn)題做出了研究。

關(guān)鍵詞：化學(xué)計(jì)量學(xué) 水產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TS254.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（c）-0118-02

快速發(fā)展的化學(xué)計(jì)量分析技術(shù)受到了諸多領(lǐng)域的青睞。國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者都喜歡運(yùn)用此技術(shù)來(lái)做食品成分分析、質(zhì)量檢測(cè)、食品的摻假鑒定以及原產(chǎn)地的來(lái)源鑒定，以把控食品的質(zhì)量和安全。但是水產(chǎn)品的水分含量過(guò)多，使化學(xué)計(jì)量學(xué)的分析難度也隨之加大了，所以對(duì)此方面的研究較少。文章針對(duì)此方面的研究，分析了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用化學(xué)計(jì)量法檢測(cè)水產(chǎn)品的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1 化學(xué)計(jì)量學(xué)簡(jiǎn)介

1.1 含義

化學(xué)計(jì)量學(xué)（Chemo metrics）是一門(mén)發(fā)展于70～80年代的交叉學(xué)科。融合了數(shù)學(xué)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)技術(shù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)以及一些其他的方法和手段，從而選擇出最為適合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測(cè)量方法。通過(guò)這些測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)可以幫助學(xué)者們了解到物質(zhì)的系統(tǒng)組成成分、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成以及其他的有關(guān)信息?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)將化學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)和數(shù)學(xué)貫穿起來(lái)，是一個(gè)中間樞紐。

1.2 研究對(duì)象

化學(xué)計(jì)量學(xué)的內(nèi)容的主要研究對(duì)象是關(guān)于化學(xué)測(cè)量的基礎(chǔ)理論和方法?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)有兩種，一種是物理化學(xué)計(jì)量，另一種是分析化學(xué)計(jì)量。物理化學(xué)計(jì)量就是對(duì)物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)特性的計(jì)量及有關(guān)問(wèn)題的研究分析；而化學(xué)計(jì)量學(xué)就是對(duì)物質(zhì)組成的化學(xué)成分計(jì)量的分析研究。

1.3 內(nèi)容

化學(xué)計(jì)量學(xué)的內(nèi)容主要有以下3方面。

（1）研究分析怎樣正確的使用計(jì)量單位，確立對(duì)應(yīng)的計(jì)量基礎(chǔ)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)以及復(fù)現(xiàn)單位。

（2）研究分析物質(zhì)的組成成分、測(cè)量使用的方法、計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量誤差的原因。

（3）對(duì)化學(xué)計(jì)量中所使用器具的特性和檢測(cè)校準(zhǔn)方法的研究。

通常普遍使用的化學(xué)計(jì)量方法有多元線性回歸法、主成分分析法、偏小二乘法、支持向量計(jì)算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。

2 化學(xué)計(jì)量學(xué)應(yīng)用于水產(chǎn)品檢測(cè)的分析現(xiàn)狀和問(wèn)題

2.1 化學(xué)計(jì)量學(xué)應(yīng)用于水產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)分析的現(xiàn)狀

市場(chǎng)和消費(fèi)群體不斷地壯大，所以需求也不斷地增長(zhǎng)?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)應(yīng)用到了國(guó)內(nèi)外諸多的水產(chǎn)品指標(biāo)的檢測(cè)和品質(zhì)的檢測(cè)。

Marabo li在1987年時(shí)就運(yùn)用化學(xué)計(jì)量學(xué)進(jìn)行魚(yú)肉持水性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。Marquardt則運(yùn)用化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)對(duì)魚(yú)肉中的脂肪、色素分布和濃度以及膠原蛋白進(jìn)行檢測(cè)，得出魚(yú)肉的新鮮程度與這些指標(biāo)有關(guān)。計(jì)量選擇在785 nm處，有效地減弱了熒光物質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，得出較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。Nilsen則研究鱈魚(yú)肉的整個(gè)貯藏過(guò)程中在400～1 100 nm時(shí)計(jì)量發(fā)生了重要變化，得出的結(jié)果是隨化學(xué)計(jì)量變化而變化的。吸收峰與感官分?jǐn)?shù)相關(guān)性較高，如果感官出現(xiàn)了血點(diǎn)有了瑕疵將會(huì)對(duì)兩者的相關(guān)性造成影響。Brodersen通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)來(lái)對(duì)蝦以及蝦制品的pH值、含鹽量和凍結(jié)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，還可以檢測(cè)出加工過(guò)程蝦溫的變化。Gayo運(yùn)用了計(jì)量學(xué)結(jié)合近化學(xué)技術(shù)分析研究了摻假蟹肉的鑒別，運(yùn)用PCR和PLS方法建模可控制鑒定誤差在6%以下。吳迪應(yīng)用了無(wú)信息變量法和連續(xù)投影算法在化學(xué)計(jì)量區(qū)間內(nèi)做了選擇，以最優(yōu)的數(shù)值作為輸入變量，從而建立了最小二乘法的分析方法。建模過(guò)程中發(fā)現(xiàn)魚(yú)片剁碎的樣品檢測(cè)優(yōu)于整體部位，與剁碎魚(yú)片的干燥還是冷凍無(wú)太大關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)證明了白蝦品種的鑒別運(yùn)用化學(xué)計(jì)量技術(shù)是可行的，同時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)用UVE-SPA-LS-SVM組合模型可以得到有效的鑒別結(jié)果，這為白蝦的品種鑒定提供了可靠的依據(jù)。

除了以上的應(yīng)用，化學(xué)計(jì)量學(xué)對(duì)于水產(chǎn)品質(zhì)量分析應(yīng)用還應(yīng)該包括對(duì)周?chē)男l(wèi)生環(huán)境的檢測(cè)。另外，需要對(duì)水產(chǎn)品中有害物質(zhì)和農(nóng)藥殘留進(jìn)行監(jiān)測(cè)。農(nóng)藥殘留量的檢測(cè)主要就是采用痕量分析技術(shù)。水產(chǎn)品中的有害元素測(cè)定有干法和濕法兩種，主要是運(yùn)用ICP-MS和色譜法以及原子吸收分光光度法。這些廣為使用的經(jīng)典方法的缺點(diǎn)是耗費(fèi)時(shí)間太長(zhǎng)了，在處理之前需要使用具有潛在危險(xiǎn)的化學(xué)藥品，也無(wú)法做到同時(shí)測(cè)量?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)則合理地避免了這些缺點(diǎn)，縮短了預(yù)處理和檢測(cè)的時(shí)間，還能夠多組同時(shí)測(cè)量，所以在水產(chǎn)品的檢測(cè)中可以得到廣泛的運(yùn)用。Nilsen通過(guò)研究分析比較多種化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，探索建立了偏最小二乘法和主成分分析——徑向基函數(shù)-人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法（PCA—RBF—ANN）的預(yù)測(cè)校準(zhǔn)模型。可以將此模型運(yùn)用到水產(chǎn)品的消毒和甲醛的檢測(cè)中去。白玲通過(guò)速差動(dòng)力學(xué)分光光度法和偏最小二乘法的綜合運(yùn)用，對(duì)殘殺威和異丙威的含量進(jìn)行檢測(cè)，此種方法效果好、測(cè)定所需時(shí)間少、可選擇性高。張國(guó)文綜合運(yùn)用了分光光度法和主成分回規(guī)法，對(duì)實(shí)驗(yàn)品的吸收光譜進(jìn)行一階求導(dǎo)，建立正模，從而對(duì)魚(yú)蝦、鱔等水產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留（西維因及異丙威）進(jìn)行測(cè)定。

2.2 化學(xué)計(jì)量學(xué)在水產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)和分析應(yīng)用中存在的問(wèn)題

化學(xué)計(jì)量學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是快速無(wú)損、耗時(shí)短、多組可以同時(shí)進(jìn)行，而且可以在線監(jiān)測(cè)，但在應(yīng)用過(guò)程中存在一些問(wèn)題。在我國(guó)市場(chǎng)上化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)還是新生事物，還需要時(shí)間去被人們接受和消化；目前水產(chǎn)品行業(yè)還缺乏可靠的化學(xué)計(jì)量學(xué)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；化學(xué)計(jì)量學(xué)檢測(cè)模型的建立需要大量的優(yōu)秀代表樣品，理想的樣品難獲?。粚?duì)于收集到的樣品的計(jì)量數(shù)值方法較多，而且每種物質(zhì)都有屬于自己的最佳數(shù)值采集方法，這就需要花費(fèi)時(shí)間去多次實(shí)驗(yàn)比較；建模的過(guò)程中，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理方法、建模采取的策略都影響建模的準(zhǔn)確穩(wěn)定性。沒(méi)有相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，是很難做出好的模型，模型建立的不同對(duì)相同樣品分析的效果也會(huì)不一樣。同種產(chǎn)品受到了外部環(huán)境的影響，比如生長(zhǎng)環(huán)境的不同，內(nèi)部的不同部位的品質(zhì)也會(huì)存在較大差異。不同的產(chǎn)品，差異將會(huì)擴(kuò)大，產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)差異會(huì)對(duì)化學(xué)模型的適用性和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響；精密的化學(xué)儀器成本較高，加之國(guó)外的生產(chǎn)技術(shù)壟斷，我國(guó)的化學(xué)計(jì)量?jī)x器關(guān)鍵部件的生產(chǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外的品牌儀器。國(guó)外的儀器價(jià)格居高不下，我國(guó)企業(yè)又為了節(jié)省成本，所以選用國(guó)內(nèi)成本較低的精度較低的儀器。這些問(wèn)題嚴(yán)重阻礙到了化學(xué)計(jì)量學(xué)在我國(guó)食品行業(yè)的發(fā)展和運(yùn)用。

3 結(jié)語(yǔ)

化學(xué)計(jì)量學(xué)在水產(chǎn)品的質(zhì)量分析檢測(cè)中得到了推廣和應(yīng)用，解決了現(xiàn)階段水產(chǎn)品檢測(cè)儀器多維化和復(fù)雜化的難題，同時(shí)也解決了水產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的多組分析難題，給水產(chǎn)品分析帶來(lái)了新方法，所以運(yùn)用化學(xué)計(jì)量學(xué)分析水產(chǎn)品日益得到了重視。實(shí)行過(guò)程中出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，所以對(duì)于該方法還需要進(jìn)一步地分析研究。需要擴(kuò)大化學(xué)計(jì)量學(xué)在水產(chǎn)品檢測(cè)分析的影響力，豐富水產(chǎn)品的檢測(cè)方法，開(kāi)拓出新的研究領(lǐng)域；化學(xué)計(jì)量?jī)x器和化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展，可以促進(jìn)更好的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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