基于射頻技術的谷物水分快速檢測方法與標準方法的比較與分析

◎ 黃 健，李 南

（1.云南省計量測試技術研究院，云南 昆明 650228；2.昆明市糧油飼料產品質量檢驗中心，云南 昆明 650041）

糧食是關系國計民生的重要戰(zhàn)略物資[1]。我國是人口大國，糧食的生產和安全對建設和諧社會以及國家的穩(wěn)定發(fā)展具有十分重要的意義[2-3]。在糧食安全管理的過程中，糧食水分含量的監(jiān)測是不可或缺的環(huán)節(jié)。糧食水分含量過低，會導致糧食良種品質下降，且不利于加工；水分含量過高，則易導致糧食霉變、生蟲及其他生化變化，影響糧食安全[4]。因此，在糧食的運輸、存儲、加工過程中，糧食水分含量一直是國家糧食部門嚴格控制的質量指標[5]。為確保糧食安全，在糧食入庫、科學儲糧及輪換時，糧食管理部門都會進行水分含量的檢測[6]。

糧食水分含量檢測常用的國家標準方法是105 ℃恒重法[7]。該方法測量精度高，但僅適用于實驗室使用，且檢測時間較長，無法滿足糧食收購及入庫時快速、在線的檢測需求。近年來，國內外滿足糧食水分快速、在線檢測需求的先進檢測設備不斷涌現，按照測量原理的不同，采用的檢測技術有電阻法、烘干法、電容法、微波法、高頻阻抗法和聲學法等[4,8-15]。

本研究采用基于射頻技術原理的檢測方法，該方法是利用射頻信號具有穿透性的特性，采用150 MHz射頻識別技術，根據采集到的信息推算出被測糧食的介電常數，繼而得到相應的水分含量。將其檢測結果與國家標準105 ℃恒重法的檢測結果進行比較，以了解此原理的檢測設備在糧食水分含量檢測中的應用效果[16-18]。

1 材料與方法

1.1 樣品

選用昆明地區(qū)安寧市、尋甸縣、西山區(qū)儲備糧庫2022 年同批次小麥、稻谷、玉米各5 kg。

1.2 儀器與設備

谷物水分快速檢測儀；電子天平（感量：0.1 mg）；精密鼓風干燥箱。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品制備（1）快速檢測方法樣品制備。谷物水分快速檢測儀無需進行樣品制備。

（2）105 ℃恒重法樣品制備。取樣3 kg，按四分法分別稱取小麥、稻谷、玉米樣品50 g，除去大樣雜質和礦物質，使最終通過1.5 mm 圓孔篩的不少于90%，將混合均勻的試樣稱取3.0 g（精確至0.000 1 g）均分兩組[19-20]。

1.3.2 水分測定

（1）快速檢測方法。小麥、稻谷、玉米樣品各取700 mL，均分兩組，將樣品導入喂料器，10 s 內即顯示分析結果。

（2）105 ℃恒重法。按照《食品安全國家標準 食品中水分的測定》（GB 5009.3—2016）的要求，將制備好的樣品放入烘箱中，在101 ～105 ℃的溫度下保持4 h，測量前后的質量差，得到其水分含量。進行平行樣測定，在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10%[7]。

1.4 數據處理及統(tǒng)計學方法

采用Excel 2003 軟件建立數據庫，運用t檢驗方法進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 谷物水分檢測結果

快速檢測方法和國家標準方法對小麥、稻谷、玉米水分含量的檢測結果見表1、表2 和表3。方法1 為快速檢測方法，方法2 為國家標準方法。

表1 方法1 和方法2 水分含量檢測結果（小麥）表

表2 方法1 和方法2 水分含量檢測結果（稻谷）表

表3 方法1 和方法2 水分含量檢測結果（玉米）表

通過10 次平行測定樣品，方法1 和方法2 檢測小麥、稻谷、玉米的平均水分含量分別為13.82%和12.72%、11.53%和11.05%、13.54%和13.20%，表明方法1 檢測出的樣品含量稍高于方法2。經過統(tǒng)計學處理，兩種方法檢測3 種樣品的P值分別為0.29、0.06和0.50，表明方法1 與方法2 檢測結果差別無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。方法1 和方法2 測定小麥、稻谷、玉米的RSD 值分別為0.07%和0.14%、0.04%和0.05%、0.07%和0.10%（n=10），方法1 的RSD 值均小于方法2，表明方法1 組內檢測結果的離散程度較小，說明該方法具有良好的精密度。

2.2 檢測結果配對t 檢驗分析

本次試驗選用的3 種樣品，樣本量相同，且樣品的先后順序一一對應，運用配對t檢驗方法進行分析。由圖1 可知，兩種方法10 次檢測樣品的配對t檢驗結果表明兩種方法沒有顯著性差異，且兩種方法的t檢驗值為正，結果顯示方法1 所測含量比方法2 略高，表明方法1 整體優(yōu)于方法2。

圖1 兩種方法的配對t 檢驗的檢測結果對比圖

3 結論

實驗過程及結果表明，國家標準方法需要粉碎和干燥樣品，程序煩瑣，檢測時間長、效率低，無法實現現場檢測，而基于射頻識別技術原理的快速檢測方法檢測時間不到1 min，無需制備樣品，測量穿透性強，檢測結果準確度、精密度較好，適用于糧食中水分含量的檢測。快速檢測方法具有快速、準確、便攜、節(jié)約成本以及不依賴于操作人員經驗的優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)檢測方法的不足，提高了檢測效率，在批量樣品的檢測方面具有良好的應用前景。