生产环节里产品品质

2023年3月31日-4月2日，首届农产品品质评价与质量提升研讨会在云南大理顺利召开。岛津企业管理（中国）有限公司（以下简称：岛津）作为会议赞助商参加此次会议，会议邀请了相关科研院所和高等院校及从事农产品高质量生产、品质检测评价与品质控制管理的专家和技术人员400余人，分享和交流农产品品质评价与控制的科技热点与行业发展动态。本次会议深入贯彻中央一号文件精神，落实农业农村部党组统筹推动农业生产和农产品两个“三品一标”部署，配合部农产品质量安全监管司实施农产品品质提升行动，为发展我国农产品品质评价和控制技术献计献策。岛津分析计测事业部创新中心董静岛津分析计测事业部创新中心董静带来会议报告《成像质谱技术在营养学研究中的应用探索》，并在报告中提到，成像质谱技术是近些年来的热点技术之一，可在无需标记、无需构建抗体的条件下，对植物、动物切片中多种分子同时进行分析，一次实验即可获得多种物质的高空间分辨率质谱图像，实现化合物的准确定位及可视化分析，可提供食品、农产品等功能性成分的空间分布信息、直观观察加工过程对食品营养成分的影响，为农产品产地溯源、品质评价等研究工作提供更多维度的数据信息。岛津展台本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

随着国家食品安全总体水平的提升，“三品一标”（即品种培优、品质提升、品牌打造和标准化生产）、名特优新农产品、绿色优质农产品被越来越多的提及，更多的消费者开始关注食物的新鲜度、口感和营养等品质，农产品品质检测分级和特征品质标识化迫在眉睫。“农畜产品品质无损检测”这项贯穿产、学、研的应用技术，正在深刻提升老百姓舌尖上的品质。它如何影响着整个产业？如今到达了怎样的高度？未来又将如何发展？带着一系列问题，仪器信息网特别采访了中国农业大学教授、国家农产品加工技术装备研发分中心主任——彭彦昆教授，请他分享自求学时代至今，40余年深耕农业工程领域以及农畜产品品质无损检测技术的心路历程。中国农业大学彭彦昆教授科研之路：海纳百川，一心向“农”作为1977年恢复高考制度后的中国第一批大学生，彭彦昆在东北农业大学完成本科学业，之后留校任教8年，期间攻读了在职研究生，本硕均为农业工程领域的农业电气化与自动化方向。1991年，受国家公派赴日本学习，本着学习农业工程以及农业电气化领域先进技术的初心，彭彦昆在东京农工大学攻读博士学位。到日本之初，彭彦昆亲眼目睹了当时日本的农业现代化水平之高，特别是小规模的精细农业，基本实现了农业机械化。同时，日本农民的生活条件与工人并无差别，生活非常幸福，相比同期中国的农业现状，这让他的内心受到了极大的触动。也是自那时起，他便认真思考着：科研该从什么方向入手，才能更符合中国的国情需要，以便将来回国更好地服务于我国农业的发展。由于求学的动力和目标的驱使，彭彦昆在学习外语的同时，只用了3年就顺利取得了博士学位。随后，凭借扎实且重要的研究成果，彭彦昆以特别研究人员的身份，受邀进入日本农林水产省（相当于我国农业农村部）研究所工作。在4年的工作中，他发表了多篇论文，研发的农业机器装备在学会上进行展览，研究成果频频登报，受到广泛关注，日本NHK国家电视台两次报道了其科研成果。1997年，发表了第一篇农产品无损检测技术方面的论文。在完成日本的科研工作后，彭彦昆转赴美国继续深造，回忆起赴美的初衷，彭彦昆分享到：“美国的农业，特别在大农业以及农业自动化方面，跟日本有着很大的不同，那时的美国更加先进，创新能力更强，在很多领域引领世界先进水平，我想在那里更进一步提升自己。”彭彦昆先后在堪萨斯州立大学和密歇根州立大学担任助理研究员及访问学者，后又进入美国农业部农业研究机构（USDA-ARS）的研究所工作，主要是做水果，如桃、苹果、李子、樱桃等检测分级。他也终于探索到了更符合我国农业领域国情的科研方向——食用农产品品质的无损检测。2007年，彭彦昆教授结束了在美国的科研工作，被中国农业大学作为第一层次特殊人才引进回国任教。回国之前，他写好了一个小本子，记录着他多年海外留学、科研期间的所见所闻，写着他回国后最期待做的事情。回国后，他来到了中国农业大学工学院，同时申报了国家自然科学基金和863项目等，从此开启了他在中国农畜产品品质无损检测领域近18年的耕耘。挑战与突破：从零开始，到比肩国际水平谈及为什么刚回国时做肉品检测，他分享到：“2007年，在国内基本上没有人做肉品无损检测技术研究，这是一个比较新的方向。而且，当时提到肉品，市场上存在掺假肉、过期肉、注水肉、病死猪肉……老百姓一听就害怕，迫切需要开发应对的无损检测分级技术。所以，我就选择这个方向。”关于肉品新鲜度检测，一般情况下，消费者去菜市场挑选肉的时候要眼看、手摸、鼻子闻：眼睛看颜色是否是正常；手摸一摸是否发黏，发黏的话说明肉已经变坏了；鼻子闻有没有异味儿，如果菌落总数超标的话，鼻子就能闻到异味儿了。这些都是经常买肉的人会用的传统经验方法，但是这些方式有时候不太准确，更不能用于批量检测分级。今天刚屠宰，以及放了5天的肉都可以放在一块售卖，人们很难分辨。所以，新鲜度是肉品品质的一个非常重要的指标。并不是说不新鲜的肉就不能吃了，但吃了对人的健康是不利的。另外，如果菌落总数已经超标，意味着肉质腐败，按照国家标准要求，这样的肉已经不能吃了。国家标准GB/T 9959.2—2008《分割鲜、冻猪瘦肉》对片猪肉及猪瘦肉的质量作了规定，要求分割猪瘦肉的菌落总数≤106CFU/g。菌落总数超过这个指标的话，肉已经变质。国家标准GB/T 9959.1—2019《鲜、冻猪肉及猪副产品 第1部分：片猪肉》中提到的色泽、弹性、粘度、气味是否正常？更高级的如肉的口感怎么样，吃起来是否鲜嫩？目前，彭彦昆教授团队开发的仪器已经可以实时无损检测出肉品菌落是否超标，以及对超标程度进行在线分级，而且，还可以进行感官指标的检测分级。这些仪器还可以检测生肉做熟了以后的口感怎样。回忆起回国初期的艰辛，他讲述到：“当时，国内在这个领域的研究还非常薄弱，实验室的条件也比较简陋，很多关键的实验设备都需要自己动手设计组装。”面对重重困难，彭彦昆教授和他的团队克服了经费紧缺、技术平台不足等问题，逐步建立起了完善的实验室，推动了国家自然科学基金、863计划项目等多个重点研发项目的顺利实施，获得了多项国家专利，并创制出多种实用检测分级装备。同时，彭彦昆教授经常带领团队参加一些国际交流学会，也邀请一些外国专家到中国来访问。通过多年时间的积累，获得了多项科学技术奖，其中包括2017年度国家技术发明奖二等奖。近5年，团队发表了SCI/EI论文180多篇。可以说，目前，彭彦昆教授团队在农产品无损检测领域的研究达到了先进国家的相近水平，一些核心技术居国际领先。技术转化：从实验室到市场仪器研发出来了，另一个问题也逐渐暴露出来。“对于一些实际应用，虽然我们自己开发的仪器样机已经可以得到非常好的检测效果，但是由于太多企业有着非常强烈的应用需求，仅依靠样机无法满足行业的大量应用需求，这在当时是个很大的矛盾。”彭彦昆教授讲述到。彭彦昆教授深知，科研成果只有转化为实际应用，才能体现其真正的价值。他积极与企业合作，将实验室的研究成果转化为市场上可行的产品。近年来，团队成功将17项专利技术转让给国内的优秀的仪器制造企业，对此彭彦昆教授分享了两个具体案例：肉品检测仪器方面，团队将专利转让给无锡谱视界科技有限公司，该公司将专利技术开发成可量产的生鲜肉品质分析仪，并成为公司主打产品，其中包括迷你型、掌上式、台式、便携式等。在功能上不仅可以检测出肉质新鲜程度等级，还能对人们关心的感官品质和营养品质做出预测评价和分级；应用场景包括但不限于生鲜肉及肉品生产、加工、储运、物流企业、肉品品质监管部门……目前，这些仪器设备在肉品行业已开始大量应用。粮食检测方面，已有两个专利技术及相关装备技术转让给北京雪迪龙科技有限公司，目前该公司正在批量生产相关便携式仪器，仪器功能可实现一键检测粮食的水分、脂肪、蛋白、淀粉等数据指标。在水果蔬菜等更多细分领域也有很多类似案例。正是这些高效便捷的检测仪器，大大提升了农产品检测分级的效率和准确性。彭彦昆教授团队持续深入研究，不断完善、优化技术，企业产品也随之不断迭代升级，科研成果从实验室延伸到设备制造企业，再由企业辐射到整个行业。北京卫视对彭彦昆教授的视频采访彭彦昆团队研发的肉品新鲜度检测装置无锡谱视界科技有限公司制造的肉品检测装置产品在彭彦昆教授看来，越是贴近民生的科研领域，技术设备的研发方向更应该面向大众实际需求，不能过于以工程师思维为导向，他坦言到：“过去我们在仪器研发思路上出现过盲目现象，比如过度追求某个品质指标的精度以及可检测参数维度，尤其是民用场景下脱离了实际需求，老百姓并不在乎测得的大量数据的具体数字，往往更期待能看到农产品几个关键特征品质指标及其品质的等级就够了。所以说做研究一定要接地气，不能论文写的高大上，做出来的设备大家不爱用。”与此同时，彭彦昆教授还强调研究成果面向大众宣传的重要性，“要对消费者进行宣传，比如农产品品质分等分级的重要性，能让消费者个体按着自己的喜好和健康需求选择最适合的食用农产品。要做科普宣传，要让老百姓知道我们有了怎样的仪器，了解我们用到了怎样的技术，”他说，“我们的技术怎么和实际需求联系到一起？这一过程需要进行科普，当老百姓都认识到了，企业就能更加重视，市场才能进一步扩大。”未来展望：从农产品安全到品质提升在采访中，彭彦昆教授谈到了无损检测技术的发展趋势和面临的挑战。他认为，未来，食用农产品安全问题将逐步减少，而人们对农产品品质的需求将持续上升。当前阶段，无损检测技术对于成分含量较高的农产品安全指标可以做比较理想的分级检测，但针对微量成分的检测，例如农药兽药残留、重金属残留、致病微生物等检测还面临很多挑战，在检测精准度方面，尚不能取代传统的检测方法。对于这一挑战，彭彦昆教授给出了未来发展方向预测，他说：“无损检测技术想完全取代传统的检测方式，依赖于芯片技术的发展。伴随芯片技术的发展，图谱分辨率提高，将大大提升检测装备的精度，使得农产品的农药兽药等有害的微量残留都能被精准测出。此外，人工智能算法和大数据技术的发展也将使无损检测技术更加智能化，能够分析出影响农产品品质的复杂环境因素，以及生产加工过程的影响因素。”后记 访谈时，彭彦昆教授特别寄语年轻的研究者，他分享到他的老师，中国工程院蒋亦元院士的观点对他影响深远。蒋院士认为：为做好农业工程领域的创新研究，必须要具备三种技能：一是要具备深厚的数学基础，二是要熟练掌握计算机技术，三是要具备良好的英语能力。同时，彭彦昆教授强调，年轻学者应该结合自己的兴趣选择研究方向，并且要有社会责任感，选择的方向要根植于社会需求。当兴趣与国家、社会的需求相结合，和自己的基础能力密切相关，这是能有所建树的关键。而选择方向时，不仅要追求深度，还要注重广度，要积极学习人工智能、大数据、物联网等新技术，将其与自己的研究相结合，做好产前产后数据链的结合，让检测更准一点，让老百姓更信服一点。 最后，彭彦昆教授建议年轻学者要到一线去工作，去实践，亲自干10年，这样才能更好地指导学生，找到正确的探索方向。彭彦昆教授简介：中国农业大学领军教授、博士生导师，国家农产品加工技术装备研发分中心主任，日本东京农工大学博士。长期从事农产品品质无损实时检测新方法、关键技术、智能装备研究。主持完成国家和省部级科研项目/课题26项，以第一或通讯作者发表SCI/EI 论文300多篇，授权专利100多项，主/参编专著16部，制定标准10多项，创制农产品品质无损检测分级系列装备20多种，以第一完成人获国家/省部级科技奖8项。访谈编辑：涂润林

随着我国现代农业发展和人民消费水平的提升，老百姓对农产品的要求不再满足于数量和安全，而是越来越关注外观、口感和营养等品质方面，这也是人民对美好生活向往的重要组成部分。2022年国家发布的《“十四五”全国农产品质量安全提升规划》，提到打造农产品“三品一标”，推进品种培优、品质提升、品牌打造，其核心是品质提升，这也足以看出国家对农产品品质的重视。岛津作为一家综合性分析仪器供应商，在农产品检测领域深耕多年，优质的仪器服务及多样化的应用方案为用户在农产品品质相关的检测工作中提供技术支撑。一、特色气味分析系统 针对包括农产品在内的食品气味分析，岛津推出了特色气味分析系统，高灵敏度GCMS分析系统结合方法包和数据库可以快速方便地建立多种气味化合物的分析方法，同时数据库包含的化合物气味特征信息可以快速锁定引发具体气味的关键化合物，利用内置的标准曲线可以对检出的化合物进行定性和半定量分析。整体操作简单快速且检测灵敏度高，可应用于各种农产品及食品中气味物质的分析。特色气味分析系统利用保留时间、质谱色谱图、质谱图3种信息准确、高效地检测化合物GCMS气味分析系统提供完整解决方案应用示例：GC-MS/MS结合岛津香味数据库分析野生干巴菌中的气味成分采用岛津 GCMS-TQ8050NX三重四极杆气质联用仪和 AOC-6000三合一自动进样器，结合岛津香味物质数据库，在没有目标组分标准品的情况下，利用数据库自动创建498种气味成分的检测方法，对野生干巴菌中的气味成分进行定性及半定量分析，实验测得野生干巴菌样品中47种气味成分。野生干巴菌样品色谱图野生干巴菌中部分气味成分及半定量结果（ng/g）二、基于LC-MS/MS和GC-MS/MS的靶向代谢组学和基于LC-QTOF的靶向/非靶向代谢组学食品是一个基质较为复杂的体系，富含丰富的营养成分和小分子化合物，代谢组学可同时表征大量的化学分子和食品中的小分子代谢物信息，在研究过程中，使用代谢组学这个研究工具，可建立灵敏、可靠、快速的分析检测技术，使得食品中的小分子化合物的分离鉴定更加简单方便，因此在营养成分研究、品质鉴定、产地溯源和加工、储存产品质量控制等领域具有广泛应用。岛津从硬件、软件、数据库、到方法包全方位支持代谢组学技术的发展与应用；基于数据库提供代谢组学分析从样本制备到多变量分析的完整支持。代谢组学相关数据库/方法包应用示例：采用LC-MS/MS QTOF对牛奶、水牛奶、山羊奶、绵羊奶和驴奶的代谢物进行表型分析采用岛津高分辨产品LCMS-9030对牛奶、水牛奶、山羊奶、绵羊奶和驴奶等5种动物奶的脂质组分进行了分析，脂质组分也是决定各种奶口感和商业价格的主要因素之一，实验结果表明甘油三酯类物质在各种奶的脂质成分中占主导地位，且在不同动物奶之间的分布和强度存在显著差异。三、成像质谱技术成像质谱显微镜通过测定农产品中特定分子或异物的含量并观察其分布状况，为促进安全、高品质的食品开发、优良农产品品种的开发提供帮助；在使用显微镜获得目标组织的光学图像后可直接进行质谱分析检测相关物质并确认其位置信息，可应用于农产品中特征营养成分、功能性成分等各种成分的分析，也可应用于品质鉴别、产地溯源等方面。应用示例：基于质谱成像的芦笋中Asparaptine可视化分析芦笋中所含的Asparaptine是抗高血压的有效成分，实验发现Asparaptine在芦笋中的分布方式是从中心向外扩展，从下端向尖端扩展，同时在鳞片和维管束周围分布有大量的Asparaptine。这类研究不仅可以研究功能性食品中有效成分的分布，也有望应用于功能性食品的高效开发、靶物质合成机理的阐明等方面。操作流程芦笋各部位Asparaptine分布本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。