化學(xué)計量學(xué)在水產(chǎn)品質(zhì)量檢測分析中的應(yīng)用

趙玉清

摘 要：近年來發(fā)展最為快速的分析檢測技術(shù)當(dāng)屬化學(xué)計量學(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)計量學(xué)分析技術(shù)及其在水產(chǎn)品檢測中應(yīng)用的現(xiàn)狀和問題做出了研究。

關(guān)鍵詞：化學(xué)計量學(xué) 水產(chǎn)品檢測技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號：TS254.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0118-02

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

1 化學(xué)計量學(xué)簡介

1.1 含義

化學(xué)計量學(xué)（Chemo metrics）是一門發(fā)展于70～80年代的交叉學(xué)科。融合了數(shù)學(xué)應(yīng)用、計算機(jī)技術(shù)、統(tǒng)計學(xué)以及一些其他的方法和手段，從而選擇出最為適合的實驗設(shè)計和測量方法。通過這些測量出來的數(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。化學(xué)計量學(xué)將化學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、計算機(jī)學(xué)和數(shù)學(xué)貫穿起來，是一個中間樞紐。

1.2 研究對象

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

1.3 內(nèi)容

化學(xué)計量學(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量單位，確立對應(yīng)的計量基礎(chǔ)、計量標(biāo)準(zhǔn)以及復(fù)現(xiàn)單位。

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

（3）對化學(xué)計量中所使用器具的特性和檢測校準(zhǔn)方法的研究。

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

2 化學(xué)計量學(xué)應(yīng)用于水產(chǎn)品檢測的分析現(xiàn)狀和問題

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

市場和消費群體不斷地壯大，所以需求也不斷地增長。化學(xué)計量學(xué)技術(shù)應(yīng)用到了國內(nèi)外諸多的水產(chǎn)品指標(biāo)的檢測和品質(zhì)的檢測。

Marabo li在1987年時就運用化學(xué)計量學(xué)進(jìn)行魚肉持水性檢測實驗。Marquardt則運用化學(xué)計量學(xué)技術(shù)對魚肉中的脂肪、色素分布和濃度以及膠原蛋白進(jìn)行檢測，得出魚肉的新鮮程度與這些指標(biāo)有關(guān)。計量選擇在785 nm處，有效地減弱了熒光物質(zhì)對實驗的干擾，得出較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。Nilsen則研究鱈魚肉的整個貯藏過程中在400～1 100 nm時計量發(fā)生了重要變化，得出的結(jié)果是隨化學(xué)計量變化而變化的。吸收峰與感官分?jǐn)?shù)相關(guān)性較高，如果感官出現(xiàn)了血點有了瑕疵將會對兩者的相關(guān)性造成影響。Brodersen通過化學(xué)計量學(xué)技術(shù)來對蝦以及蝦制品的pH值、含鹽量和凍結(jié)狀態(tài)進(jìn)行檢測，還可以檢測出加工過程蝦溫的變化。Gayo運用了計量學(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)用了無信息變量法和連續(xù)投影算法在化學(xué)計量區(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。建模過程中發(fā)現(xiàn)魚片剁碎的樣品檢測優(yōu)于整體部位，與剁碎魚片的干燥還是冷凍無太大關(guān)系。

實驗證明了白蝦品種的鑒別運用化學(xué)計量技術(shù)是可行的，同時發(fā)現(xiàn)運用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)計量學(xué)對于水產(chǎn)品質(zhì)量分析應(yīng)用還應(yīng)該包括對周圍的衛(wèi)生環(huán)境的檢測。另外，需要對水產(chǎn)品中有害物質(zhì)和農(nóng)藥殘留進(jìn)行監(jiān)測。農(nóng)藥殘留量的檢測主要就是采用痕量分析技術(shù)。水產(chǎn)品中的有害元素測定有干法和濕法兩種，主要是運用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)典方法的缺點是耗費時間太長了，在處理之前需要使用具有潛在危險的化學(xué)藥品，也無法做到同時測量。化學(xué)計量學(xué)則合理地避免了這些缺點，縮短了預(yù)處理和檢測的時間，還能夠多組同時測量，所以在水產(chǎn)品的檢測中可以得到廣泛的運用。Nilsen通過研究分析比較多種化學(xué)計量學(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)測校準(zhǔn)模型。可以將此模型運用到水產(chǎn)品的消毒和甲醛的檢測中去。白玲通過速差動力學(xué)分光光度法和偏最小二乘法的綜合運用，對殘殺威和異丙威的含量進(jìn)行檢測，此種方法效果好、測定所需時間少、可選擇性高。張國文綜合運用了分光光度法和主成分回規(guī)法，對實驗品的吸收光譜進(jìn)行一階求導(dǎo)，建立正模，從而對魚蝦、鱔等水產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留（西維因及異丙威）進(jìn)行測定。

2.2 化學(xué)計量學(xué)在水產(chǎn)品質(zhì)量檢測和分析應(yīng)用中存在的問題

化學(xué)計量學(xué)的優(yōu)點是快速無損、耗時短、多組可以同時進(jìn)行，而且可以在線監(jiān)測，但在應(yīng)用過程中存在一些問題。在我國市場上化學(xué)計量學(xué)技術(shù)還是新生事物，還需要時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)計量學(xué)的檢測標(biāo)準(zhǔn)；化學(xué)計量學(xué)檢測模型的建立需要大量的優(yōu)秀代表樣品，理想的樣品難獲取；對于收集到的樣品的計量數(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，這就需要花費時間去多次實驗比較；建模的過程中，對于數(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。沒有相關(guān)的專業(yè)知識和豐富的經(jīng)驗，是很難做出好的模型，模型建立的不同對相同樣品分析的效果也會不一樣。同種產(chǎn)品受到了外部環(huán)境的影響，比如生長環(huán)境的不同，內(nèi)部的不同部位的品質(zhì)也會存在較大差異。不同的產(chǎn)品，差異將會擴(kuò)大，產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)差異會對化學(xué)模型的適用性和預(yù)測的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響；精密的化學(xué)儀器成本較高，加之國外的生產(chǎn)技術(shù)壟斷，我國的化學(xué)計量儀器關(guān)鍵部件的生產(chǎn)遠(yuǎn)落后于國外的品牌儀器。國外的儀器價格居高不下，我國企業(yè)又為了節(jié)省成本，所以選用國內(nèi)成本較低的精度較低的儀器。這些問題嚴(yán)重阻礙到了化學(xué)計量學(xué)在我國食品行業(yè)的發(fā)展和運用。

3 結(jié)語

化學(xué)計量學(xué)在水產(chǎn)品的質(zhì)量分析檢測中得到了推廣和應(yīng)用，解決了現(xiàn)階段水產(chǎn)品檢測儀器多維化和復(fù)雜化的難題，同時也解決了水產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測的多組分析難題，給水產(chǎn)品分析帶來了新方法，所以運用化學(xué)計量學(xué)分析水產(chǎn)品日益得到了重視。實行過程中出現(xiàn)了一系列的問題，所以對于該方法還需要進(jìn)一步地分析研究。需要擴(kuò)大化學(xué)計量學(xué)在水產(chǎn)品檢測分析的影響力，豐富水產(chǎn)品的檢測方法，開拓出新的研究領(lǐng)域；化學(xué)計量儀器和化學(xué)計量學(xué)的發(fā)展，可以促進(jìn)更好的化學(xué)計量學(xué)方法的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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