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      有机食品是一种来自有机农业生产体系的食品，在农药和化肥应用方面有着严格的限制和要求。生活中我们经常会听到一些媒体和商家宣传：有机食品比非有机食品具有更高的营养价值。部分观点认为有机农业注重土壤的健康和肥力，使得农作物能够从土壤中吸收更多的养分，有机蔬菜中的维'生素 'C、铁、镁等含量可能比普通蔬菜更高。但事实真的是如此吗？美国密西西比州立大学清洁能源技术研究所（ICET）利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术对有机培养和传统栽培的花椰菜/西蓝花进行了元素成分检测与含量分析，探索有机蔬菜和非有机产品的营养价值差异。

       LIBS技术是利用脉冲激光激发待测样品表面，产生等离子体，通过等离子体发射的光谱波长和强度信号，分别获得待测元素的种类和含量信息。

图1. 蔬菜中Mg、Fe、Ca、Na、K等元素的特征谱线

       上图展示了从花椰菜和西兰花的顶部和茎部部分获得的光谱中观察到的不同光谱线。通过 NIST 原子数据库的帮助，鉴定出了元素 Ca、Mg、K、Na 和 Fe 的原子线，这证实了 Ca、Mg、K、Na 和 Fe 元素在花椰菜和西兰花中的存在。

图 2. 成分差异分析：图a 和图 b：展示了有机和传统菜花顶部部分的前两个主成分（PC1 覆盖 50% 的方差，PC2 覆盖 16% 的方差）和第三、四个主成分（PC3 覆盖 10% 的方差，PC4 覆盖 5% 的方差）的得分图。图 c：显示了有机花椰菜和传统花椰菜顶部与茎部部分的得分图。图 d：呈现了有机和传统西兰花顶部部分的得分图。

       图2为有机培养与传统栽培条件下花椰菜与西蓝花各部位的成分差异得分（PCA分析）。总的来说，通过主成分分析的得分图，观察有机和传统花椰菜（以及西兰花）的顶部和茎部部分之间的差异或相似性，整体来看有机和传统栽培造成的差异性并不高。

图 3. 左图：有机和传统花椰菜顶部部分的 Mg (I) 285.21nm 线强度；右图：有机和传统花椰菜顶部部分的 Mg (I) 285.21nm 线与 Ca (II) 396.84nm 线强度比值的比较

       单元素分析结果展示了有机和传统培养花椰菜顶部部分的 Mg元素相对定量情况。在 21 周的比较中，有机花椰菜Mg元素含量更高的次数为 2 次，传统栽培花椰菜Mg元素含量更高的次数为 3 次，没有差异的次数为 16 次，因此大多数时候有机和传统花椰菜顶部部分的 Mg元素含量没有显著差异。

       LIBS 光谱证实花椰菜和西兰花中存在 Ca、Mg、K、Na 和 Fe 元素。大多数时候有机和传统花椰菜/西兰花在元素原子线强度方面没有显著差异，但具体情况取决于蔬菜个体和生长环境。有机和传统西蓝花的顶部和茎部在光谱线强度和元素浓度方面大多数时候也没有系统性差异。当然，该研究结果仅基于对随机选择的花椰菜和西兰花的持续 21 周检测研究，可能不适用于所有蔬菜。 

       FireFly是欧洲 CEITEC 激光与光谱实验室开发的一款基于LIBS（激光诱导击穿光谱）技术的快速多元素分析与化学成像设备，其适用于所有固体和液体样品，待测物无需前处理，测量近乎无损伤，一次测量可获取样品所有元素信息。北京易科泰致力于生态-农业-健康研究监测技术推广、研发与服务，特别是在高光谱成像技术、叶绿素荧光成像技术、红外热成像技术、LIBS元素分析技术、能量代谢监测等领域与国际领'先企业PSI、Specim、Sable、Lightigo等合作，致力于先进仪器技术的引进推广和技术研发集成，为科研用户提供先进设备规划设计、技术方案与系统集成、技术咨询与科技服务。

易科泰 FireFly LIBS 快速元素分析与成像仪

适用于所有固体样品

检测极限1-100 ppm

空间分辨率10-150 μm

2D元素分布成像测量和纵深成像测量；

单次成像扫描面积100 mm×100 mm；

最 大测量速度100HZ

实验近乎零'成'本

单次测量即可得到元素周期表中几乎所有元素信息，包括：Li、Be、Mg、Na、N、C等

应用领域

· 土壤分析：分析土壤样本中的元素组成，评估土壤肥力和污染情况。

· 地质勘探：用于岩石和矿物的元素分析，辅助地质勘探和矿物成分研究。

· 金属材料检测：分析金属及其合金中的元素成分，用于材料科学和质量控制。

· 环境监测：监测环境样本（如沉积物、大气颗粒物等）中的元素，评估环境污染。

· 生物材料分析：测定生物样本（如毛发、血液、骨骼、肿瘤等）中的元素，用于生物医学研究。

· 植物分析：用于植物组织中元素含量的测定，帮助研究植物营养状况和元素吸收分布及植物在重金属胁迫下的反应和耐受性。

1. Bhatt C R, Alfarraj B, Ghany C T, et al. Comparative study of elemental nutrients in organic and conventional vegetables using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS)[J]. Applied spectroscopy, 2017, 71(4): 686-698.

2. Jabbar A, Akhtar M, Mahmood S, et al. Determination of major inorganic nutrients in maize tissues by calibration-free laser induced breakdown spectroscopy[J]. Analytical Letters, 2020, 53(8): 1328-1341.