近紅外光譜分析技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)

近紅外光譜分析技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)中國是世界上水產(chǎn)養(yǎng)殖大國。作為世界上從事水產(chǎn)養(yǎng)殖歷史最悠久的國家之一，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)自改革開放以來發(fā)展迅猛。從沿海地區(qū)和長江、珠江流域等傳統(tǒng)養(yǎng)殖區(qū)擴展到全國各地。水產(chǎn)養(yǎng)殖已經(jīng)成為我國推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。然而如今已經(jīng)有各種因素影響水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展，例如水體污染、湖泊沼澤化、投料過剩、排泄物積累以及養(yǎng)殖工藝、養(yǎng)殖密度以及加工環(huán)節(jié)等等會造成水產(chǎn)品不同程度地受到包括重金屬、化學(xué)農(nóng)藥、抗生素、飼料添加劑和激素殘留物的污染、病害泛濫等等問題。因此開展水產(chǎn)養(yǎng)殖過程的實時快速監(jiān)測成為了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的重點關(guān)注問題。

通常，分析基頻振動產(chǎn)生的吸收譜帶位于中紅外區(qū)域400-4000cm-1,分子基頻振動的倍頻和組合拼產(chǎn)生的吸收帶位于近紅外區(qū)域4000-14285cm-1，近紅外區(qū)域又被劃分為短波近紅外區(qū)和長波近紅外區(qū)。近紅外光譜主要是由于分子振動的非諧振性使分析振動從基態(tài)向高能級躍遷時產(chǎn)生的，反映的是含氫基團，例如CH、OH、NH、SH、PH等振動的倍頻和合頻吸收的信息。通過近紅外光譜可以得到樣品中所有有機分子含氫基團的特征信息，能夠同時檢測多種有機分子。不同的物質(zhì)在近紅外區(qū)域有著特定且豐富的吸收光譜，這為近紅外光譜分析樣品提供了基礎(chǔ)。

近紅外在水產(chǎn)養(yǎng)殖的應(yīng)用包括水質(zhì)監(jiān)測、苗種飼料以及育種育苗。水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，水質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測是極為重要的一環(huán)。水作為水生生物依賴的生存環(huán)境，通過對其監(jiān)測可以判斷是否需要相應(yīng)調(diào)整水產(chǎn)苗種的養(yǎng)殖環(huán)境。水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)可以提高養(yǎng)殖過程的安全性，但是目前近紅外光譜技術(shù)尚處于生活污水、湖泊、河流和海洋等水質(zhì)監(jiān)測研究中，還未在養(yǎng)殖水產(chǎn)水質(zhì)監(jiān)測中缺乏嘗試。水質(zhì)監(jiān)測可以對水質(zhì)的N、P進行快速分析。在這一方面已有研究表明可利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN和逐步段元線性回歸SMLR和偏最小二乘法PLS來無損定量分析地表水的總氮含量。水質(zhì)化學(xué)需氧量COD和生化需氧量BOD的測定也已經(jīng)有了很多學(xué)者嘗試做了這兩者含量的近紅外預(yù)測模型，并且實際測量效果良好。水質(zhì)pH值的測定也在2012年的水質(zhì)實驗中發(fā)現(xiàn)pH值分別在波長564nm、670nm和732nm處有特征峰存在，并且水質(zhì)pH值與其吸收光強呈顯著的正相關(guān)，驗證了近紅外光譜技術(shù)用于水質(zhì)pH值預(yù)測的可行性。

近紅外光譜技術(shù)在苗種飼料方面的應(yīng)用主要是飼料常規(guī)成分檢測，例如水分、蛋白、粗纖維、粗脂肪、賴氨酸和蛋氨酸等等。這些指標的監(jiān)測在。我國在2002年發(fā)布的《GB／T18868—2002》中有詳細的近紅外定標模型建立方法。其次是餌料藻類的應(yīng)用，餌料生物的培養(yǎng)也是水產(chǎn)養(yǎng)殖育苗中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對改良水質(zhì)、控制菌群、減少病害起到至關(guān)重要的作用。已有研究表明亞心形扁藻、雨生紅球藻、螺旋藻中的葉綠素、蛋白質(zhì)等成分的近紅外特征光譜可用于餌料藻類生長狀況變化的監(jiān)測。目前近紅外光譜分析技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖育種育苗方面還未普及到水產(chǎn)生物遺傳育種范圍。這也說明其未來有廣闊的市場前景。已有許多的研究報道采用傅里葉變換近紅外光譜儀去預(yù)測水產(chǎn)生物的各種指標，例如預(yù)測牡蠣鮮樣組織中水分、糖原、總蛋白質(zhì)、總脂肪、鋅、硒、?；撬岷突曳?。用便攜式近紅外光譜儀和傅里葉變換式近紅外光譜儀分別對仿刺參多糖、蛋白質(zhì)、脂肪、灰分、皂苷、鋅和硒7種品質(zhì)成分進行建模，比較發(fā)現(xiàn)傅里葉變換式近紅外光譜儀建模的各參數(shù)更優(yōu)，且蛋白質(zhì)、鋅和硒預(yù)測效果更好。以上關(guān)于近紅外光譜技術(shù)在貝類和參類育種方面的研究報道對未來近紅外光譜技術(shù)在整個水產(chǎn)生物育種領(lǐng)域的應(yīng)用