Menu

Blog

A NIT (Near Infrared Transmission) műszerek alkalmazása az árpa minőségi paramétereinek meghatározására

Bevezetés

Az árpa (Hordeum vulgare) a negyedik legnagyobb vetésterületű gabona a világon. Sokoldalúan hasznosítható gabonaféle, amely jelentős szereppel bír a mezőgazdaságban és az élelmiszeriparban.

Az árpát elsősorban állati takarmányozásra használják, ahol nagyon elterjedt alapanyag, mivel magas energiatartalmú és hozzájárul az állatok egészségéhez. Emellett a malátagyártás alapanyaga, amely a sör és a gabonából erjesztett szeszes italok (whisky, vodka) egyik legfontosabb alapanyaga. Ez az árpa két fő felhasználási területe.

A fenti két felhasználásnál jóval kisebb mennyiségben az árpából lisztet is őrölnek (pl. kenyér és tészta készítéséhez), mivel gazdag rostokban és ásványi anyagokban.

Ezen kívül az árpa kivonatokat a kozmetikai és gyógyszeripar is alkalmazza számos termékben.

Az árpa esetében a beltartalmi paraméterek közül a fehérjetartalom kiemelt fontosságú, mivel a ez befolyásolja az állati takarmány összetételét, valamint a maláta minőségét. A fehérjetartalom meghatározására szolgáló hagyományos kémiai elemzési módszerek időigényesek és költségesek, ezért egyre elterjedtebbek az olyan gyors és nem destruktív technológiák, mint a közeli infravörös (Near Infrared Transmission, NIT) műszerek. A közeli infravörös technológiát előző blogposztunkban (https://www.infracont.com/blog/a-nit-near-infrared-transmission-muszerek-alkalmazasa-a-buza-minosegi-parametereinek-meghatarozasara-1) bemutattuk, így itt most nem térünk ki erre. 

 

NIR-műszerrel mérhető paraméterek, és a mérés jellemzői

Nedvesség
A nedvességtartalom az árpa egyik legfontosabb minőségi paramétere, hiszen a túl magas nedvességtartalom csökkentheti a tárolási időt és növelheti a penészedés kockázatát. Az O-H-csoportok a közeli infravörös tartomány bizonyos sávjaiban fényt nyelnek el. A fényabszorpció mértékének ismeretében megfelelő kalibrációval a nedvességtartalom gyorsan és pontosan megállapítható, magas a korreláció a labor-eredmények és a NIR-eredmények között.

NIR mérési tartomány: ~9-20%
Elvárható NIR mérési pontosság: maximum ~0,2% szórás (a műszer által becsült eredmény szórása a laborban mért referencia-eredményhez képest)
Referencia labor módszer: szárítószekrény

Fehérje
A N-H-csoportok a közeli infravörös tartomány bizonyos sávjaiban fényt nyelnek el. A búzához hasonlóan az árpa esetében is a fényabszorpció mértékének ismeretében megfelelő kalibrációval a fehérjetartalom gyorsan és pontosan megállapítható, tehát alapvetően nitrogéntartalom-mérésről van szó. Az árpa fehérjetartalma a mért összes nitrogéntartalom 6,25-as szorzóval figyelembe vett, száraz anyagra számított, százalékban kifejezett értéke. Mivel „közvetlen” mérésről van szó, magas a korreláció a labor-eredmények és a NIR-eredmények között.

NIR mérési tartomány: ~7-18%
Elvárható NIR mérési pontosság: maximum ~0,3-0,35% szórás
Referencia labor módszer: Kjelhdal- (nedves roncsolás) vagy Dumas- (égetés), módszer

Az árpa fehérjetartalma szorosan összefügg a talaj nitrogéntartalmával. Erről az összefüggésről a búza NIR-elemzéséről szóló blogpostban olvashatnak.

A fehérjetartalmat illetően teljesen más a felhasználói igény a takarmánycélú és malátázási célú árpák esetében:

  • a takarmányárpák esetében a magas fehérjetartalom kívánatos a magasabb tápérték miatt, míg
  • a sörárpák alacsonyabb fehérjetartalmúak mint a takarmányárpák, de a fehérjetartalom - gyártási technológiától függően - 9,5-11,5% közötti tartományon belül optimális.

Malátázási célra általában tavaszi árpát használnak, amelyek főleg a kétsoros árpák közül kerülnek ki, míg takarmányozási célra általában őszi árpát használnak, a fajták többsége a hat- és többsoros árpa. (De léteznek kétsoros takarmány fajták és hatsoros sörárpák is.)

NIR-szempontból érdemes külön kalibrációval mérni a tavaszi és az őszi árpák fehérjetartalmát, mert a NIR-műszerek kicsit másképp „látják” ezt a két csoportot. Ez általában csak egy eltolást jelent a fehérjetartalomban, azaz az őszi árpa fehérje kalibrációja kicsit alá vagy fölé méri a tavaszi árpákat, és fordítva. (Észak-Amerikában ugyanebből az okból kifolyólag a kétsoros és a hatsoros árpákra használnak külön kalibrációkat, de ezek alapvetően megegyeznek az európai tavaszi és őszi árpa kalibrációkkal.)

Hektolitersúly

A hektolitersúlyt az infra-műszerek nem NIR-spektroszkópiával, hanem egy ettől független, beépített fajsúlymérő modullal mérik. A modul meghatározott térfogatú búzaminta súlyát méri meg egy beépített mérlegcella segítségével, és ebből számolja a műszer az eredményt.

Mérési tartomány: 58-76 kg/hl
Elvárható mérési pontosság: maximum ~ 0,7 kg/hl szórás
Referencia labor módszer: Chondrometer

Az árpa esetében rendkívül fontos paraméter a hektolitersúly, ami a gabona sűrűségét mutatja. Minél magasabb a hektolitersúly,

  • annál magasabb a szemek keményítőtartalma,
  • annál kevesebb benne a törmelék és a szennyeződés,  
  • annál kevesebb a léha szemek aránya, így a malátázásra használható, csírázóképes szemek aránya magasabb,
  • és annál jobban bírja a tárolást, kevésbé hajlamos a romlása vagy penészedésre.

 

NIR-spektroszkópiával nem, vagy nem megfelelő pontossággal mérhető paraméterek

Az alábbi paraméterek NIR-műszerrel nem mérhetők:

  • Keményítő-tartalom: alacsony a korreláció a NIR-eredmények és a labor-eredmények között, nem mérhető NIR-rel. (Amennyiben mindenképpen szükséges az ismerete, akkor többnyire indirekt úton, a jól mérhető összetevők mennyiségének ismeretében becsléssel állapítják meg.)
  • Tisztaság (idegen anyag mennyiség, törött, fertőzött szemek aránya, stb.)
  • Toxinok
  • Osztályozottság
  • Csírázóképesség

 

Összefoglalás

A NIT műszerek lehetővé teszik az árpa három legfontosabb minőségi paraméterének, a nedvességtartalomnak, a fehérjetartalomnak, és a hektolitersúlynak a gyors és nem destruktív mérését. A módszer előnye, hogy nagy mennyiségű minta vizsgálható rövid idő alatt, és könnyen szét lehet válogatni a malátázásra és a takarmányozásra alkalmas tételeket. A NIR-mérések magas korrelációt mutatnak a laboratóriumi eredményekkel. Egyéb paraméterek, mint például a csírázóképesség vagy a tisztaság, nem mérhetők NIR-spektroszkópiával.