کشاوزی به عنوان یکی از مهم ترین صنایع در کشور ایران شناخته می شود، از همین رو تحلیل کمی و کیفی محصولات کشاورزی حائز اهمیت است؛ زیرا مستقیما بر سلامت انسان تاثیر می گذارد. امروزه یکی از دستگاه های پرکاربرد در زمینه آنالیز محصولات کشاورزی؛ اسپکتروفتومتر می باشد که به کمک این دستگاه توسعه یافته می توان با طول موج های مختلف، خواص مختلف یک نمونه را اندازه گیری نمود، از دیگر کاربرد های رایج طیف سنجی در صنعت کشاورزی می توان به بررسی خلوص و مواد شیمیایی در خاک و تجزیه و تحلیل کود اشاره کرد. لازم به ذکر است که اسپکتروفتومتر در سایر حوزه ها از جمله داروسازی، صنایع غذایی، محیط زیست، علوم کشاورزی و غیره کاربرد وسیعی دارد. در این مقاله قصد داریم تا به بررسی تکنیک های رایج طیف سنجی در صنعت کشاورزی بپردازیم.
تکنیک های رایج طیف سنجی در کشاورزی
همانطور که گفته شد یکی از کاربرد های رایج طیف سنجی در حوزه کشاورزی می باشد، طیف سنجی یک تکنیک غیر مخرب است که کاربرد رایج آن در تحقیقات علوم پزشکی و گیاهی است و به کمک آن می توان عفونت های میکروبی، آفات، سموم، ترکیب شیمیایی و مواد تقلبی موجود در محصولات کشاورزی را شناسایی و آنالیز نمود. لازم به ذکر است که اسپکتروسکوپی طیف وسیعی از روش ها را در بر می گیرد، از همین رو در ابتدا به معرفی تکنیک های رایج طیف سنجی در صنعت کشاورزی می پردازیم و سپس به تفکیک هر کدام را مورد بررسی قرار می دهیم، روش های رایج طیف سنجی در صنعت کشاورزی عبارتند از:
- طیف سنجی فرابنفش مرئی (UV/VIS)
- طیف‌سنجی نزدیک به مادون قرمز (NIR)
- طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR)
- طیف سنجی جذب اتمی (AA)
آنالیز خاک و محصولات غذایی کشاورزی با UV-VIS
اسپکتروفتومتر UV-VIS به صورت معمول محدوده طول موج 100 تا 1100 نانومتر را اندازه گیری می کند و غالبا برای تعیین مولکول های آلی موجود در محصولات کشاورزی استفاده شود. همچنین این دستگاه برای شناسایی رنگدانه های موجود در سیب و آلاینده موجود در تخم مرغ کاربرد دارد و از اسپکتروفتومتر UV-VIS در محدوده 590 تا 700 نانومتر برای نظارت بر سطح نارس بودن سیب های زرد استفاده می شود و میزان نوری که نمونه در محدوه طول موج 678 نانومتر از خود عبور می دهد؛ معیاری برای تعیین رنگدانه های میوه می باشد. لازم به ذکر است که یکی دیگر از کاربردهای مهم طیف‌سنجی UV-VIS در کشاورزی؛ شناسایی مواد تشکیل دهده کود از جمله نیترات و فسفات می باشد، زیرا این اجزا برای رشد محصولات کشاورزی ضروری می باشد و نظارت بر مواد مغذی موجود در خاک در راستای افزایش محصول امری ضروری است. لازم به ذکر است که از دستگاه اسپکتروفتومتر UV-VIS برای کنترل کیفیت روغن های خوراکی استفاده ویژه می گردد. از دستگاه های UV-VIS مشهور و پرکاربرد می توان به اسپکتروفتومتر UV-VIS 1280 و اسپکتروفتومتر UV-VIS 1900i از کمپانی شیمادزو ژاپن اشاره کرد.
آنالیز خاک کشاورزی
کاربرد طیف‌سنجی NIR در کشاورزی
طیف سنجی NIR روشی آسان، سریع، دقیق، مقرون به صرفه و غیر مخرب می باشد که با مقداری کمی از نمونه می توان به نتیجه مطلوب دست پیدا کرد. این تکنیک به صورت گسترده در صنعت کشاورزی برای تعیین کیفیت میوه و سبزیجات استفاده می شود. محدوده طول موج در دستگاه های NIR از 780 تا 2500 نانومتر متغیر است و آنالیز عناصر آلی از جمله O-H، N-H، C-C، C-O و N-O با این دستگاه انجام می شود. همچنین طیف‌سنجی NIR برای تجزیه و تحلیل کیفیت گندم، جو، برنج، سویا و جهت نظارت بر سلامت محصولات کشاورزی، روند رشد و شناسایی بیماری ها و آلاینده های مختلف محصول در راستای تدابیر اقدامات حفاظتی و افزایش کیفیت محصول به کار گرفته می شود. به طور معمول، طیف‌سنجی NIR یک ابزار ضروری برای مراکز آنالیز محسوب می گردد که به کمک آن می توان انتخاب و نظارت بر غلات، میوه، قارچ و سبزیجات پرداخت، همچنین NIR برای تشخیص بیماری های قارچی، آلودگی میکروبی و تخمین سطوح مایکوتوکسین موجود در غلات استفاده می گردد. دستگاه NIR یک ابزار تحلیلی برای مدیریت خشکسالی به شمار می آید که به شناسایی محصولاتی که دچار کم آبی می باشند می پردازد. لازم به ذکر است که روش مذکور به ارزیابی کیفیت محصول در هنگام برداشت، درجه بندی و قیمت گذاری کمک شایانی می کند. از دستگاه های پرکاربرد NIR می توان به اسپکتروفتومتر UV-2600i/2700i اشاره نمود.
آنالیز آلاینده های آلی با طیف سنجی NMR
طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای یا همان NMR روش کاربردی و دقیق برای آنالیز ترکیبات شیمیایی پیچیده می باشد که عمدتا برای شناسایی مولکولی ماتریس‌های کشاورزی مانند ریشه‌های گیاه، برگ، خاک و غیره استفاده می گردد. لازم به ذکر است که تبدیل نمودن نمونه از حالت جامد به مایع ممکن است مشکلاتی در هنگام استخراج، خالص‌سازی و تغلیظ به وجود آورد و منجر به از بین رفتن و یا تخریب اجزای نمونه گردد. اما در تکنیک های پیشرفته NMR می توان از نمونه های نیمه جامد و ژل استفاده کرد به کمک این قابلیت می توان آلاینده های معدنی و آلی در بافت های بیولوژیکی را مورد مطالعه قرار داد. همچنین به کمک HRMAS NMR می توان تاثیر آبیاری آب آلوده به آرسنیک و تاثیر مقادیر آرسنیک بر روی کاهو را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.
آنالیز محصولات کشاورزی و خاک با طیف سنجی AA
خاک از مهم ترین اجزاء اکوسیستم به شمار می آید که به رشد گیاهان، ذخیره، تامین و تصفیه آب و اصلاح کننده جو زمین کمک شایانی می کند و همچنین این خاک ها توسط عوامل متعدد از جمله تجمع فلزات سنگین، متالوئیدها، آفت کش ها، فاضلاب، بقایای احتراق زغال سنگ، نشت های پتروشیمی و غیره آلوده می گردند. لازم به ذکر است که فلزات سنگین به طور طبیعی در خاک یافت می شوند اما فعالیت های انسانی از جمله زمین شناسی می تواند غلظت فلزات سنگین را در مقادیر مضر افزایش دهد که افزایش این مقادیر برای گیاهان و حیوانات خطرناک می باشد. به کمک دستگاه جذب اتمی می توان غلظت فلزات سنگین و مقادیر عناصر کمیاب در خاک را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد، دستگاه جذب اتمی از دستگاه هایی است که برای آنالیز محصولات کشاورزی و خاک کاربرد دارد، در این روش در ابتدا نمونه سازی انجام شده و سپس آنالیز انجام می گردد. یه عبارتی دیگر می توان گفت که اساس کار این دستگاه اندازه گیری میزان جذب نور توسط اتم های عنصر مورد نظر می باشد و به محققان کمک می کند تا عناصر موجود در خاک را شناسایی و تحلیل نمایند. لازم به ذکر است که این دستگاه برای شناسایی فلزات موجود در خاک کاربرد ویژه دارد. از بهترین دستگاه های جذب اتمی جهت آنالیز خاک می توان به دستگاه جذب اتمی AA-7000 از برند شیمادزو ژاپن اشاره کرد.
شرکت ری نور آزما به ارائه نواع دستگاه های اسپکتروفتومتر با طیف وسیعی از برند های برتر جهان می پردازد. در صورتی که قصد خرید انواع طیف سنجی را دارید می توانید با کارشناسان مجرب شرکت ری نور آزما تماس حاصل فرمائید.
