근적외선 (NIR) 분광법은 식품 산업에서 중요한 도구이며 농업 분야에서 일상적으로 사용됩니다. 곡물 및 곡물 제품 분석에 처음 사용 된 근적외선 분광 기술은 식품 및 음료, 사료, 농업, 제약, 화학 및 섬유 산업의 측정에 더 최근에 적용되었습니다.
이 어플리케이션 노트에서 NIR 분광법은 과일, 야채, 유제품 및 유제품을 포함한 다양한 식품 샘플 유형에 적합하지만 종자 및 곡물의 단파 NIR 측정에 초점을 맞춥니다.
※ Background
근적외선 분광법은 빠르고 비파괴적이기 때문에 선호되는 일관되고 신뢰할 수있는 기술입니다. NIR 지역의 고유 한 스펙트럼 지문은 분석 된 제품의 성분 및 품질에 대한 중요한 정보를 제공합니다. 근적외선 분광 기술은 수분, 단백질, 지방, 탄수화물 및 당 함량에 대한 샘플의 신속한 특성 분석을 가능하게하며, 화학 측정 및 관심 파라미터에 대한 적절한 교정 모델을 사용하여 정량 결과를 얻을 수 있습니다.
곡물 분석을 위한 근적외선 분광법은 곡물 가공 및 보관 중에 사용되며 제품 라벨링을 위한 영양 콘텐츠 데이터를 제공합니다. 근적외선 기술은 또한 완제품의 품질 관리 및 분류에 중요한 역할을합니다. NIR 측정에서 얻은 정보는 미 농무부와 같은 규제 기관에서 중요합니다.
예를 들어 수분 함량 분석은 곰팡이 나 곰팡이에 의한 곡물의 부패를 피하기 위해 가공 중 적절한 제품 취급을 결정하는 데 중요합니다. 수분 분석은 특정 용도 또는 연삭 유형에 가장 적합한 입자 유형을 결정하는 데 사용되는 식별 정보도 제공합니다. 또한 수분 함량은 곡물을 보존하기 위해 동결 건조와 같은 공정을 사용해야하는지 판단하는 데 사용됩니다.
공정 제어 도구로서 NIR 분석은 수동 및 자동 샘플링을 사용하여 수행됩니다. 곡물 샘플이 컨베이어 아래로 이동함에 따라 조사자는 생성 된 피드백에 따라 주 공정 흐름에서 손상되거나 열등한 배치를 전환하거나 안전하지 않거나 오염 된 제품을 제외할 수 있습니다.
그림 1 : 고출력 텅스텐 할로겐 소스와 단파 근적외선 분광기를 광 픽스처에 장착하여 입자 및 기타 샘플 측정
단파 NIR 확산 반사 스펙트럼을 밀, 쌀, 흰 완두 시료에 대해 650-1100 nm에서 측정했습니다. Spectra는 STAGE-RTL-T 반사 및 전송 단과 WS-1-SL 확산 반사 표준을 사용하는 Vivo 고출력 광원인 STS-NIR 마이크로 분광계를 사용하여 측정되었습니다 (그림 1). Vivo는 확산 반사 측정을 위해 45도에서 4 개의 고성능 텅스텐 할로겐 전구를 갖추고 있습니다. 조명된 스테이지는 샘플 스테이지에 직접 놓여진 샘플을 과열시킬 위험을 줄이기 위해 능동 냉각을 사용합니다.
그림 2 : 백색 완두 시료의 확산 반사 측정은 시료 간의 스펙트럼 차이를 확인하는 데 효과적입니다
백색 완두 및 곡물 샘플을 확산 반사 측정을 위해 무대에 놓았습니다. 완두콩은 자화 된 외부 링을 사용하여 제자리에 고정되었고 (그림 2) 밀가루는 샘플링 영역에 직접 놓였습니다.
※ Results
종자 및 입자 샘플에 대해 측정 된 반사 스펙트럼을 그림3에 나타내었습다. 스펙트럼의 전체 형상은 유사하지만, 700nm 이하에서 관찰 된 일부 스펙트럼 형태 차이로 확산 반사 강도에서 차이가 관찰된니다. 이러한 스펙트럼의 차이는 샘플의 차별화를 가능하게하고 샘플의 성분에 대한 정량적인 정보를 제공하기 위해 적절한 교정 모델로 해석 될 수 있습니다.
그림 3 : 쌀, 밀 및 백판 시료의 확산 반사 스펙트럼은 분광 강도의 차이를 나타냄
※ Conclusions
이 애플리케이션 노트에 설명 된 것처럼 가시 광선 및 단파 NIR 반사 분광법은 종자 및 곡물 샘플 분석에 중요한 기술입니다. 밀, 쌀, 화이트 완두 시료에 대해 측정 된 스펙트럼 차이를 화학 분석 및 적절한 교정 모델을 사용하여 수분, 단백질, 지방, 탄수화물 및 당 함량과 같은 중요한 조성 변수에 대한 정량적 정보를 제공하기 위해 더 분석 할 수 있습니다. 추가 분석을 통해 미묘한 스펙트럼 차이조차도 풍부한 양적 구성 정보를 산출 할 수 있습니다.
Vivo 조명 반사 스테이지와 결합 된 STS-NIR 마이크로 스펙트로 미터는 650-1100 nm의 어플리케이션을 위한 훌륭한 플랫폼입니다. 이 장비의 모듈식 특성과 크기가 작기 때문에 프로세스 라인에서 현장 및 실험실 설정에 이르기까지 유연하게 사용할 수 있습니다. 측정 값은 매우 재현 가능하며 이 파장 범위에서 입자의 스펙트럼 분석에 이 설정을 사용할 수 있습니다.