化学计量学在水产品质量检测分析中的应用

赵玉清

摘 要：近年来发展最为快速的分析检测技术当属化学计量学，这一技术能够在不破坏样品的前提下快速准确地分析产品。水产品在人类的膳食中必不可少，但是水产品的质量关乎到人们的健康。文章就化学计量学分析技术及其在水产品检测中应用的现状和问题做出了研究。

关键词：化学计量学 水产品检测技术 应用

中图分类号：TS254.7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0118-02

快速发展的化学计量分析技术受到了诸多领域的青睐。国内外的许多学者都喜欢运用此技术来做食品成分分析、质量检测、食品的掺假鉴定以及原产地的来源鉴定，以把控食品的质量和安全。但是水产品的水分含量过多，使化学计量学的分析难度也随之加大了，所以对此方面的研究较少。文章针对此方面的研究，分析了近年来国内外学者运用化学计量法检测水产品的应用现状。

1 化学计量学简介

1.1 含义

化学计量学（Chemo metrics）是一门发展于70～80年代的交叉学科。融合了数学应用、计算机技术、统计学以及一些其他的方法和手段，从而选择出最为适合的实验设计和测量方法。通过这些测量出来的数据可以帮助学者们了解到物质的系统组成成分、物质的结构组成以及其他的有关信息。化学计量学将化学、统计学、计算机学和数学贯穿起来，是一个中间枢纽。

1.2 研究对象

化学计量学的内容的主要研究对象是关于化学测量的基础理论和方法。化学计量学有两种，一种是物理化学计量，另一种是分析化学计量。物理化学计量就是对物质的物理化学性质的相关特性的计量及有关问题的研究分析；而化学计量学就是对物质组成的化学成分计量的分析研究。

1.3 内容

化学计量学的内容主要有以下3方面。

（1）研究分析怎样正确的使用计量单位，确立对应的计量基础、计量标准以及复现单位。

（2）研究分析物质的组成成分、测量使用的方法、计量的标准、测量误差的原因。

（3）对化学计量中所使用器具的特性和检测校准方法的研究。

通常普遍使用的化学计量方法有多元线性回归法、主成分分析法、偏小二乘法、支持向量计算法和人工神经网络法等。

2 化学计量学应用于水产品检测的分析现状和问题

2.1 化学计量学应用于水产品质量检测分析的现状

市场和消费群体不断地壮大，所以需求也不断地增长。化学计量学技术应用到了国内外诸多的水产品指标的检测和品质的检测。

Marabo li在1987年时就运用化学计量学进行鱼肉持水性检测实验。Marquardt则运用化学计量学技术对鱼肉中的脂肪、色素分布和浓度以及胶原蛋白进行检测，得出鱼肉的新鲜程度与这些指标有关。计量选择在785 nm处，有效地减弱了荧光物质对实验的干扰，得出较为准确的数据。Nilsen则研究鳕鱼肉的整个贮藏过程中在400～1 100 nm时计量发生了重要变化，得出的结果是随化学计量变化而变化的。吸收峰与感官分数相关性较高，如果感官出现了血点有了瑕疵将会对两者的相关性造成影响。Brodersen通过化学计量学技术来对虾以及虾制品的pH值、含盐量和冻结状态进行检测，还可以检测出加工过程虾温的变化。Gayo运用了计量学结合近化学技术分析研究了掺假蟹肉的鉴别，运用PCR和PLS方法建模可控制鉴定误差在6%以下。吴迪应用了无信息变量法和连续投影算法在化学计量区间内做了选择，以最优的数值作为输入变量，从而建立了最小二乘法的分析方法。建模过程中发现鱼片剁碎的样品检测优于整体部位，与剁碎鱼片的干燥还是冷冻无太大关系。

实验证明了白虾品种的鉴别运用化学计量技术是可行的，同时发现运用UVE-SPA-LS-SVM组合模型可以得到有效的鉴别结果，这为白虾的品种鉴定提供了可靠的依据。

除了以上的应用，化学计量学对于水产品质量分析应用还应该包括对周围的卫生环境的检测。另外，需要对水产品中有害物质和农药残留进行监测。农药残留量的检测主要就是采用痕量分析技术。水产品中的有害元素测定有干法和湿法两种，主要是运用ICP-MS和色谱法以及原子吸收分光光度法。这些广为使用的经典方法的缺点是耗费时间太长了，在处理之前需要使用具有潜在危险的化学药品，也无法做到同时测量。化学計量学则合理地避免了这些缺点，缩短了预处理和检测的时间，还能够多组同时测量，所以在水产品的检测中可以得到广泛的运用。Nilsen通过研究分析比较多种化学计量学方法，探索建立了偏最小二乘法和主成分分析——径向基函数-人工神经网络法（PCA—RBF—ANN）的预测校准模型。可以将此模型运用到水产品的消毒和甲醛的检测中去。白玲通过速差动力学分光光度法和偏最小二乘法的综合运用，对残杀威和异丙威的含量进行检测，此种方法效果好、测定所需时间少、可选择性高。张国文综合运用了分光光度法和主成分回规法，对实验品的吸收光谱进行一阶求导，建立正模，从而对鱼虾、鳝等水产品中的农药残留（西维因及异丙威）进行测定。

2.2 化学计量学在水产品质量检测和分析应用中存在的问题

化学计量学的优点是快速无损、耗时短、多组可以同时进行，而且可以在线监测，但在应用过程中存在一些问题。在我国市场上化学计量学技术还是新生事物，还需要时间去被人们接受和消化；目前水产品行业还缺乏可靠的化学计量学的检测标准；化学计量学检测模型的建立需要大量的优秀代表样品，理想的样品难获取；对于收集到的样品的计量数值方法较多，而且每种物质都有属于自己的最佳数值采集方法，这就需要花费时间去多次实验比较；建模的过程中，对于数据的处理方法、建模采取的策略都影响建模的准确稳定性。没有相关的专业知识和丰富的经验，是很难做出好的模型，模型建立的不同对相同样品分析的效果也会不一样。同种产品受到了外部环境的影响，比如生长环境的不同，内部的不同部位的品质也会存在较大差异。不同的产品，差异将会扩大，产品内部的结构差异会对化学模型的适用性和预测的准确性产生影响；精密的化学仪器成本较高，加之国外的生产技术垄断，我国的化学计量仪器关键部件的生产远落后于国外的品牌仪器。国外的仪器价格居高不下，我国企业又为了节省成本，所以选用国内成本较低的精度较低的仪器。这些问题严重阻碍到了化学计量学在我国食品行业的发展和运用。

3 结语

化学计量学在水产品的质量分析检测中得到了推广和应用，解决了现阶段水产品检测仪器多维化和复杂化的难题，同时也解决了水产品中农药残留检测的多组分析难题，给水产品分析带来了新方法，所以运用化学计量学分析水产品日益得到了重视。实行过程中出现了一系列的问题，所以对于该方法还需要进一步地分析研究。需要扩大化学计量学在水产品检测分析的影响力，丰富水产品的检测方法，开拓出新的研究领域；化学计量仪器和化学计量学的发展，可以促进更好的化学计量学方法的产生。

参考文献

[1] 孙灵霞，赵改名，李苗云，等.化学计量学在风味物质研究中的应用[J].食品科学，2013（5）：313-317.

[2] 吴广州，孟娟，时彦民，等.近红外光谱技术在水产品检测中的应用现状[J].中国渔业质量与标准，2013（1）：94-99.

[3] 孙灵霞，陈锦屏，赵改名，等.化学计量学在食品分析中的应用研究进展[J].食品工业科技，2012（7）：444-448，452.