食品檢測(cè)中紅外光譜技術(shù)的運(yùn)用

【摘 要】隨著生活水平的提高，人們對(duì)食品的質(zhì)量安全越來(lái)越關(guān)注。檢驗(yàn)檢測(cè)就是重要的大門守衛(wèi)，為人們把守食品安全的大門。紅外光譜技術(shù)，雖然在食品檢測(cè)應(yīng)用方面時(shí)間較短，但成效顯著。本文對(duì)紅外光譜技術(shù)及其運(yùn)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹和分析探討。

【關(guān)鍵詞】食品檢測(cè)；紅外光譜技術(shù)；運(yùn)用

0.引言

常言道：“民以食為天，食以安為先”，食品的質(zhì)量與安全問(wèn)題與廣大人民群眾的身體健康與生命安全息息相關(guān)，同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的穩(wěn)定也有著重要的影響。然而近年來(lái)，食品安全問(wèn)題卻總是在困擾著人們，帶來(lái)的后果就是對(duì)我國(guó)的食品檢測(cè)機(jī)制逐漸失去了信心。一個(gè)個(gè)令人恐懼的例子依然清晰：蘇丹紅、地溝油、瘦肉精、毒奶粉等等，這些都是被曝光出來(lái)的，引起了社會(huì)廣泛的爭(zhēng)議，可還有很多并不被人們所知的，正在悄然危害廣大人民群眾的身心健康。人們有理由懷疑我國(guó)的食品檢測(cè)，有理由對(duì)食品失去信賴。亡羊補(bǔ)牢，為時(shí)未晚。由于檢測(cè)方法、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)都與先進(jìn)國(guó)家有一定的差距， 目前尋求一種理想、安全、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確、方便的檢測(cè)方法勢(shì)在必行。紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于食品安全檢測(cè)雖然較短， 但其特點(diǎn)顯著：低成本高效率， 操作便捷， 環(huán)保等等， 這些都使其在這一領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮那熬啊?/p>

1.紅外光譜分析技術(shù)簡(jiǎn)介

食品分析檢測(cè)在食品生產(chǎn)加工過(guò)程中占有重要地位?；瘜W(xué)測(cè)定法使用簡(jiǎn)便，但其中含有污染環(huán)境的成分；而高成本、高素質(zhì)要求則使得現(xiàn)代檢測(cè)難以大眾化。針對(duì)此困境，紅外光譜技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它憑借快速、簡(jiǎn)便、環(huán)保等突出特點(diǎn)在食品行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

紅外光譜技術(shù)，即利用紅外光和分子作用所產(chǎn)生的分子振動(dòng)的原理， 來(lái)記錄分子吸收紅外光之后所呈現(xiàn)的振動(dòng)模式。記錄吸收光的相對(duì)強(qiáng)度對(duì)紅外光波長(zhǎng)所得的譜圖，就是紅外光譜。紅外光譜根據(jù)波長(zhǎng)分為3個(gè)區(qū)域，分別是近紅外（Near Infrared），波長(zhǎng)為0.75～2.5μm，波數(shù)為13334～4000cm-1；中紅外（Middle Infrared），波長(zhǎng)為2.5～25μm，波數(shù)為4000～400cm-1；遠(yuǎn)紅外（Far Infrared），波長(zhǎng)為25～1000μm，波數(shù)為400～10cm-1。研究和應(yīng)用最多的區(qū)域，是中紅外區(qū)域，所以正常情況提到的紅外光譜即為中紅外區(qū)的紅外光譜。

2.紅外光譜技術(shù)檢測(cè)原理

紅外光譜技術(shù)檢測(cè)的原理，就是運(yùn)用紅外光譜法檢測(cè)有機(jī)物，通過(guò)紅外光譜儀發(fā)出紅外光線，并將其照射到待檢測(cè)物體的表面。有機(jī)物由于吸收特性就會(huì)吸收紅外光，從而產(chǎn)生紅外光譜圖。根據(jù)光譜圖，技術(shù)人員就可以找到電腦內(nèi)存中與吸收峰相對(duì)應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)數(shù)據(jù)庫(kù)。紅外光譜中譜峰的位置、數(shù)目、吸收強(qiáng)度、形狀均與化合物的結(jié)構(gòu)和所處狀態(tài)有關(guān)，結(jié)構(gòu)、狀態(tài)不同，譜峰則不同。因此，根據(jù)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)或官能團(tuán)，與紅外光譜之間的關(guān)系，可以定性分析有機(jī)化合物。

不僅如此，紅外光譜還可用于定量分析，在郎伯-比爾（Lambert-Beer）定律的理論基礎(chǔ)上，紅外光譜含有可供選擇的特征波長(zhǎng)，因此，不管是氣體、液體，還是固體，都可通過(guò)紅外光譜進(jìn)行定量分析。

3.食品檢測(cè)中紅外光譜技術(shù)的運(yùn)用

3.1定量檢測(cè)

憑借高效、便捷、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，紅外光譜技術(shù)在食品行業(yè)有廣泛的運(yùn)用。然而僅僅依靠紅外光譜是不能完成對(duì)樣品的分析和檢測(cè)的，還需要通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，對(duì)其進(jìn)行提取特征，并建立恰當(dāng)?shù)哪Ｐ?，最終才能實(shí)現(xiàn)定性、定量分析。

針對(duì)食品中反式脂肪酸含量測(cè)定，余麗娟等人找到了一種測(cè)定方法。使用鹽酸酸解處理含有脂肪酸的食品，經(jīng)過(guò)有機(jī)溶劑的萃取后，使用傅立葉變換紅外光譜儀，定量反式脂肪酸的特征峰，吸收峰的面積與反式脂肪酸含量之間的關(guān)系是呈線性相關(guān)的，根據(jù)此可以快速測(cè)定，回收率為89.26%～106.51%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.29%。

對(duì)于同樣的測(cè)定內(nèi)容，肖飛燕等人尋找出了另外一種方法。運(yùn)用氯仿-甲醇提取法或索氏提取法，對(duì)食品中的脂肪進(jìn)行提取，甲醇-BF3會(huì)將其快速甲酯化，然后采用Avatar370傅立葉變換紅外光譜，定性定量分析反式脂肪酸，回收率達(dá)到89.5%～103.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1. 80%。這種方法對(duì)一般食品營(yíng)養(yǎng)標(biāo)簽的測(cè)定都適用。

根據(jù)上面介紹的方法，抽取我國(guó)市場(chǎng)上的餅干、巧克力、涂抹奶油、冰淇淋、派和蛋糕、薯片和薯?xiàng)l等六大類食品中的20種樣品，測(cè)定其中的反式脂肪酸。測(cè)定結(jié)果顯示，其中有16種檢出樣品，其反式脂肪酸的含量在0.18%～10.34%之間，而在抽取的樣品類別中，反式脂肪酸含量較高的食品類別則是涂抹奶油、蛋黃派和威化餅干。

3.2檢測(cè)食品中有毒有害成分

食品中的添加劑的使用情況，一直是人們所關(guān)心和重視的。尤其是一些對(duì)人體健康有害的添加劑，其使用情況必須得到嚴(yán)格的控制。

測(cè)定奶粉中防腐劑苯甲酸鈉的含量，回瑞華等人想到采用紅外示差光譜對(duì)其進(jìn)行定量分析。將溴化鉀-奶粉的紅外譜圖，從溴化鉀-苯甲酸鈉紅外譜圖中減去，從而得到特征分析峰，波數(shù)為1555cm-1， 在該條件下測(cè)定濃度等梯度變化的標(biāo)準(zhǔn)固態(tài)溶液的吸光度。以濃度為橫坐標(biāo)， 吸光度數(shù)值為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，濃度在0～2.5mg/g 范圍內(nèi)時(shí)，苯甲酸鈉的吸光度與濃度之間是線性相關(guān)的， 由此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線法，可以對(duì)其進(jìn)行定量分析。測(cè)定出回收率是103.6%，RSD小于1.2。對(duì)于這樣的便捷操作過(guò)程，能夠有這樣的數(shù)據(jù)結(jié)果，準(zhǔn)確度、精確度都是讓人滿意和歡喜的。

史永剛等人對(duì)水中有機(jī)污染物的近紅外光譜進(jìn)行討論分析， 發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染物不同，則其在近紅外光譜區(qū)表現(xiàn)出的特征也是不同的。結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)，抓住該特征，則可以快速鑒別出有機(jī)污染物。

3.3評(píng)定食品內(nèi)部質(zhì)量

通過(guò)紅外技術(shù)，就可以對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)量。例如蘋(píng)果中的水心病，這在蘋(píng)果中是常見(jiàn)的一種生理失調(diào)癥狀，多發(fā)在果核周圍， 呈輻射狀。通過(guò)近紅外光對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)， 就得到了連續(xù)光譜，將蘋(píng)果的病變程度清晰直觀的展現(xiàn)出來(lái)。

何東健等人運(yùn)用近紅外分光法，對(duì)水果內(nèi)部品質(zhì)的基本原理和檢測(cè)流程進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，不僅水果的糖度、酸度被清楚檢測(cè)， 并且其內(nèi)部缺陷也難以藏身， 這些正是符合在線檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)的要求。這些技術(shù)，對(duì)果農(nóng)的采摘、銷售，顧客的權(quán)益，都起著非常重要的作用。

4.結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代紅外光譜分析，集眾家之所長(zhǎng)：光譜測(cè)量技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)。紅外光譜在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用全面展開(kāi)，有關(guān)紅外光譜的研究越來(lái)越多，紅外光譜技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展迅速、前景光明的一門獨(dú)立的分析技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)與分析方法的進(jìn)一步發(fā)展，紅外光譜分析技術(shù)在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域?qū)?huì)具有更加廣闊的前景。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]姚家彪，趙穎.紅外光譜在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代儀器，2006，12（2）.

[2]劉崇華，黃宗平.光譜分析儀器使用與維護(hù)[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[3]余麗娟，鄭建明，姚維武，孫袁先，艾明.傅立葉變換紅外光譜法測(cè)定食品中反式脂肪酸[J].山東化工，2011（40）.

[4]肖飛燕，袁慧君，傅紅.傅立葉變換紅外光譜法分析市售食品中反式脂肪酸[J].福建分析測(cè)試，2013，22（6）.

[5]何東健等.水果內(nèi)部品質(zhì)在線近紅外分光檢測(cè)裝置及試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2001，17（1）.

[6]回瑞華，侯冬巖，關(guān)崇新等.紅外光譜法測(cè)定奶粉中苯甲酸納的含量[J].食品科學(xué)，2003（8）.

[7]史永剛，馮新瀘，孫萍等.水中有機(jī)污染物的近紅外光譜快速鑒別，光譜實(shí)驗(yàn)室，2005，22（3）.

[8]何東健等.水果內(nèi)部品質(zhì)在線近紅外分光檢測(cè)裝置及試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2001，17（1）.