基于射頻技術(shù)的谷物水分快速檢測(cè)方法與標(biāo)準(zhǔn)方法的比較與分析

◎ 黃 健，李 南

（1.云南省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院，云南 昆明 650228；2.昆明市糧油飼料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心，云南 昆明 650041）

糧食是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要戰(zhàn)略物資[1]。我國(guó)是人口大國(guó)，糧食的生產(chǎn)和安全對(duì)建設(shè)和諧社會(huì)以及國(guó)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(guò)程中，糧食水分含量的監(jiān)測(cè)是不可或缺的環(huán)節(jié)。糧食水分含量過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致糧食良種品質(zhì)下降，且不利于加工；水分含量過(guò)高，則易導(dǎo)致糧食霉變、生蟲(chóng)及其他生化變化，影響糧食安全[4]。因此，在糧食的運(yùn)輸、存儲(chǔ)、加工過(guò)程中，糧食水分含量一直是國(guó)家糧食部門(mén)嚴(yán)格控制的質(zhì)量指標(biāo)[5]。為確保糧食安全，在糧食入庫(kù)、科學(xué)儲(chǔ)糧及輪換時(shí)，糧食管理部門(mén)都會(huì)進(jìn)行水分含量的檢測(cè)[6]。

糧食水分含量檢測(cè)常用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法是105 ℃恒重法[7]。該方法測(cè)量精度高，但僅適用于實(shí)驗(yàn)室使用，且檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足糧食收購(gòu)及入庫(kù)時(shí)快速、在線(xiàn)的檢測(cè)需求。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外滿(mǎn)足糧食水分快速、在線(xiàn)檢測(cè)需求的先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備不斷涌現(xiàn)，按照測(cè)量原理的不同，采用的檢測(cè)技術(shù)有電阻法、烘干法、電容法、微波法、高頻阻抗法和聲學(xué)法等[4,8-15]。

本研究采用基于射頻技術(shù)原理的檢測(cè)方法，該方法是利用射頻信號(hào)具有穿透性的特性，采用150 MHz射頻識(shí)別技術(shù)，根據(jù)采集到的信息推算出被測(cè)糧食的介電常數(shù)，繼而得到相應(yīng)的水分含量。將其檢測(cè)結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)105 ℃恒重法的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，以了解此原理的檢測(cè)設(shè)備在糧食水分含量檢測(cè)中的應(yīng)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(chǔ)備糧庫(kù)2022 年同批次小麥、稻谷、玉米各5 kg。

1.2 儀器與設(shè)備

谷物水分快速檢測(cè)儀；電子天平（感量：0.1 mg）；精密鼓風(fēng)干燥箱。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備（1）快速檢測(cè)方法樣品制備。谷物水分快速檢測(cè)儀無(wú)需進(jìn)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(chēng)取小麥、稻谷、玉米樣品50 g，除去大樣雜質(zhì)和礦物質(zhì)，使最終通過(guò)1.5 mm 圓孔篩的不少于90%，將混合均勻的試樣稱(chēng)取3.0 g（精確至0.000 1 g）均分兩組[19-20]。

1.3.2 水分測(cè)定

（1）快速檢測(cè)方法。小麥、稻谷、玉米樣品各取700 mL，均分兩組，將樣品導(dǎo)入喂料器，10 s 內(nèi)即顯示分析結(jié)果。

（2）105 ℃恒重法。按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)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(cè)量前后的質(zhì)量差，得到其水分含量。進(jìn)行平行樣測(cè)定，在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過(guò)算術(shù)平均值的10%[7]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用Excel 2003 軟件建立數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用t檢驗(yàn)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷物水分檢測(cè)結(jié)果

快速檢測(cè)方法和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)小麥、稻谷、玉米水分含量的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1、表2 和表3。方法1 為快速檢測(cè)方法，方法2 為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。

表1 方法1 和方法2 水分含量檢測(cè)結(jié)果（小麥）表

表2 方法1 和方法2 水分含量檢測(cè)結(jié)果（稻谷）表

表3 方法1 和方法2 水分含量檢測(cè)結(jié)果（玉米）表

通過(guò)10 次平行測(cè)定樣品，方法1 和方法2 檢測(cè)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(cè)出的樣品含量稍高于方法2。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，兩種方法檢測(cè)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(cè)結(jié)果差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。方法1 和方法2 測(cè)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(nèi)檢測(cè)結(jié)果的離散程度較小，說(shuō)明該方法具有良好的精密度。

2.2 檢測(cè)結(jié)果配對(duì)t 檢驗(yàn)分析

本次試驗(yàn)選用的3 種樣品，樣本量相同，且樣品的先后順序一一對(duì)應(yīng)，運(yùn)用配對(duì)t檢驗(yàn)方法進(jìn)行分析。由圖1 可知，兩種方法10 次檢測(cè)樣品的配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果表明兩種方法沒(méi)有顯著性差異，且兩種方法的t檢驗(yàn)值為正，結(jié)果顯示方法1 所測(cè)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(duì)t 檢驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比圖

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果表明，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法需要粉碎和干燥樣品，程序煩瑣，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、效率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，而基于射頻識(shí)別技術(shù)原理的快速檢測(cè)方法檢測(cè)時(shí)間不到1 min，無(wú)需制備樣品，測(cè)量穿透性強(qiáng)，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度、精密度較好，適用于糧食中水分含量的檢測(cè)?？焖贆z測(cè)方法具有快速、準(zhǔn)確、便攜、節(jié)約成本以及不依賴(lài)于操作人員經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足，提高了檢測(cè)效率，在批量樣品的檢測(cè)方面具有良好的應(yīng)用前景。