اخبار دارمان

نظارت بر صحت برنج ارگانیک از طریق آنالیز شیمیایی

نظارت بر برنج ارگانیک

جهت بررسی صحت برنج ارگانیک، پنجاه نمونه از آن (۱۸ تا آلی و ۳۲ تا عادی) با طیف سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی (ICP-MS) برای ۱۹ عنصر آنالیز کرده. عناصری از جمله B ،Ba Ca ،Cd ،Ce ،Co ،Cr ،Cu ،Fe ،K ،La ،Mg ،Mn ،Mo ،P ،Pb ،Rb ،Se و Zn برای شناسایی تفاوت های بین دو نوع برنج (ارگانیک و معمولی) بررسی شد.

مقادیرB ،Ba ،Co ،Cr ،Cu ،Mn ،P و Zn در برنج معمولی در مقابل برنج ارگانیک بالاتر بود، در حالی که k ،Ca ،Mo ،Rb در نمونه های معمولی در مقابل آلی پایین تر بود. عناصر مورد بررسی باقی مانده (سدیم، آهن، لانتان، سریم، منیزیم و سرب) میزان برابر را در دو نوع برنج را نشان داد. با استفاده از آنالیز مؤلفه های اصلی (PCA)، خوشه بندی سلسله مراتبی (HCA) و نزدیک ترین همسایگان (KNN) به راحتی قادر به تشخیص نمونه های ارگانیک از معمولی هستیم.

معرفی

در برزیل، برنج ارگانیک ۳ برابر گران تر از برنج معمولی بوده.

کشاورزی ارگانیک یک رویکرد جامع برای کشاورزی و سیستم های غذایی مبتنی بر سلامت اکوسیستم، باروری خاک و کاهش ورودی ها در مقابل استفاده از کودهای شیمیایی است. تولید مواد غذایی ارگانیک در مقیاس جهانی به سرعت رشد کرده است. تقریبا ۳۷۰ میلیون هکتار از اراضی دارای مجوز فعالیت کشاورزی ارگانیک می باشد که محصولات ارگانیک را تولید می کنند. بدلیل مزایایی که کشاورزی ارگانیک برای محیط زیست و سلامت انسان دارد، دولت ها در سراسر جهان اقدام به کمک به کشاورزان ارگانیک می کنند. با دنبال کردن پروتکل های کشاورزی ارگانیک و برچسب گذاری محصولات ارگانیک، کشاورزان توانسته اند اعتماد مصرف کنندگان را جلب کنند. علاوه بر ملاحظات زیست محیطی، صدور گواهینامه های محصولات ارگانیک نیاز به یک سری اقدامات احتیاطی که شامل سم زدایی، خاک مناطق در حال انتقال از مواد شیمیایی به آلی، عدم وجود کودهای شیمیایی و سموم دفع آفات دارد.

ارزش محصولات ارگانیک باعث می شود که یک سری از سودجویان اقدام به فروش محصول عادی با برچسب ارگانیک کند. از آنجا که اختلافات در بین محصولات ارگانیک و معمولی با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیست، اصالت محصولات ارگانیک در اکثر کشورها فقط با کنترل سیستماتیک بررسی شده و هیچ پارامتر تحلیلی استفاده نمی شود (به جز در برخی کالاهای خاص غذایی). برنج یکی از مهمترین محصولات غذایی نیمی از جمعیت جهان است که منبع اصلی کالری و پروتئین برای انسان ها، به ویژه در آسیا، آمریکا و برخی از کشورهای اروپایی محسوب می شود.

نتایج

غلظت عناصر در نمونه برنج

با استناد به آزمایشات مقدار cd، مس، آهن، K، منیزیم، سرب و روی در برنج های آلی و معمولی با یکدیگر تفاوت معنی داری نداشتند و عناصر باقیمانده B ،Ba ،Ca ،Ce ،Co ،Cr ،La Mn ،Mo ،P ،Pb و Se به طور قابل توجهی ناهمسان  بوده و همچنین غلظت K و Rb در نمونه های ارگانیک بالاتر از نمونه های معمولی هستند.

 شواهدی وجود دارد که غلظت کادمیوم، آهن و منیزیم در نمونه های معمولی با نمونه های آلی متفاوت است B ،Ba ،Co ،Cr ،Mn و P در نمونه های معمولی بالاتر از نمونه های آلی است، در حالی که غلظت های Ca ،Mo و Se به طور عادی پایین تر از نمونه های آلی بودند. کودهای مصنوعی و سموم دفع آفات غنی از فلزات سنگین هستند بنابراین میزان فلزات سنگین و فسفر در برنج آلی کمتر از برنج معمولی است.

آنالیز مؤلفه های اصلی (PCA)

همان طور که از نامش پیداست می تواند مولفه های اصلی را شناسایی و به ما کمک می کند تا به جای این که تمامی ویژگی ها را مورد بررسی قرار دهیم، یک سری ویژگی هایی را که ارزش بالای دارند، تحلیل کنیم. با استفاده از روش آنالیز مولفه های اصلی ۵۰ نمونه برنج بررسی شد و نتایجی که قبلا بدست آمده بود را تایید کرد.

خوشه بندی سلسله مراتبی(HCA)

به روشی گفته می شود که عمل گروه بندی و دسته بندی مشاهدات و داده ها را به صورت سلسله مراتبی انجام می دهد. نکته ای که این روش را نسبت به روش های دیگر خوشه بندی مجزا می کند، وجود ترتیب  و یک نگاه از بالا به پایین یا از پایین به بالا است که در این تکنیک وجود دارد. برای این که بفهمیم کدام خوشه ها باید با هم جمع شوند یا از یک دیگر تقسیم شوند باید معیاری بین تفاوت خوشه ها تعریف شود.

اولین خوشه از نمونه برنج ارگانیک و دومین خوشه از نمونه برنج معمولی تشکیل شده.

نزدیکترین همسایه (KNN)

در این الگوریتم ابتدا باید به روشی شبیه نظرسنجی فاصله ی هر نمونه جدید را با نمونه های گذشته مقایسه کنیم. مثلا نمونه جدید زیر شاخه نمونه نزدیک تر به خود می شود. به رسمیت شناختن دو کلاس (ارگانیک و معمولی) بسیار رضایت بخش بوده. روش KNN  به درستی تمام نمونه ها را طبقه بندی می کند یعنی ۱۰۰ درصد توانایی پیش بینی نمونه برنج های معمولی و آلی را دارد.

نتیجه بندی

در این پست اولین کاربرد داده های (ICP-MS) در مورد تبعیض برنج آلی و معمولی توضیح داده شد. غلظت ۱۹ عنصر شیمیایی کلان و میکرو با استفاده از داده ها تفسیر شد. تکنیک های مانند PCA ،HCA و KNN که ارائه شده است یک روش قوی برای ارزیابی صحت برنج ارگانیک است و رویکردهای ارائه شده به راحتی می توانند برای اطمینان از صحت برنج ارگانیک مورد استفاده قرار گیرند.

دیدگاهتان را بنویسید