現(xiàn)代近紅外光譜分析在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

◎ 劉 賽

（青島機(jī)場(chǎng)出入境檢驗(yàn)檢疫局，山東 青島 266000）

現(xiàn)代近紅外光譜分析在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

◎ 劉 賽

（青島機(jī)場(chǎng)出入境檢驗(yàn)檢疫局，山東 青島 266000）

隨著光譜分析技術(shù)的提高，近紅外線光譜分析就是典型的一種技術(shù)。對(duì)此，本全面地闡釋此項(xiàng)技術(shù)在食品檢驗(yàn)中的使用。

現(xiàn)代；近紅外光譜分析；食品檢測(cè)

1 近紅外光譜分析概述

近紅外光是電磁波的一種，其波長(zhǎng)范圍在750～3 000 nm，其英文縮寫為NIR。該技術(shù)發(fā)源的年代較早，較為成熟，主要適用于對(duì)物質(zhì)的定量分析和結(jié)構(gòu)加工處理，對(duì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)等方面有別于其他光譜在介質(zhì)中的傳播特性[1]。在食品加工行業(yè)，食品分析是食品檢測(cè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)于食品的有機(jī)物認(rèn)識(shí)，該技術(shù)憑借著自身對(duì)于有機(jī)物的結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)效果得到了十分廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方式，用該技術(shù)手段檢驗(yàn)食品更加環(huán)保、便捷和簡(jiǎn)單，它對(duì)于食品行業(yè)的檢驗(yàn)檢測(cè)是一次質(zhì)的飛躍。

1.1 技術(shù)原理

樣品的濃度、性質(zhì)、物理性質(zhì)都和樣品的組成部分息息相關(guān)。如果組織出現(xiàn)變化，樣品也會(huì)有所變化，同時(shí)近紅光譜也會(huì)變化。近紅外光譜分析是通過(guò)光譜對(duì)食品成分的性質(zhì)變化，從而基于某種函數(shù)聯(lián)系而得到的定性和定量關(guān)系，這種形成區(qū)別關(guān)系的量化，其涉及的方面較多，整個(gè)系統(tǒng)的建立則被稱為模型。要想預(yù)測(cè)光譜樣本的特性需要利用已知的光譜并建立適當(dāng)?shù)墓庾V模型，還可以對(duì)同一個(gè)光譜樣本用相同的建模形式確立性質(zhì)各異的矯正模型。當(dāng)考慮到研究模型是基于紅外光譜反映的測(cè)量模型不同時(shí)，則要利用這種方法的高效性。

1.2 近紅外光譜技術(shù)組成

近紅外光譜技術(shù)是將光譜與所測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)的一款工具，其模型是一種定性分析或者定量分析的曲線，主要描述光譜和性質(zhì)兩者間的相互聯(lián)系。

1.3 特征

①優(yōu)良的傳送功能。近紅外光在光導(dǎo)纖維中的傳送功能好。②操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)無(wú)損，近紅外光譜分析技術(shù)不用抽取很多樣品做前期處理，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中也不依靠任何的化學(xué)試劑。紅外光譜的分析，在我們考慮不對(duì)氣體問(wèn)題的分析考慮而得到直接鑒定的結(jié)果，對(duì)食品本身并沒(méi)有損壞而形成的效果，而使食品在鑒別的過(guò)程中，具有無(wú)損的優(yōu)勢(shì)。③分析成本低。使用時(shí)只消耗數(shù)10 W，且維護(hù)費(fèi)用很低。④對(duì)環(huán)境保護(hù)有利。近紅外光譜技術(shù)對(duì)樣品檢驗(yàn)時(shí)對(duì)環(huán)境的破壞為零，因此這是一種非常環(huán)保的監(jiān)測(cè)方法。⑤定量與定性分析，近紅外光譜技術(shù)作為現(xiàn)代食品檢測(cè)技術(shù)的代表，對(duì)食品的鑒定過(guò)程仍需要依據(jù)食品本身的數(shù)量和內(nèi)在的屬性來(lái)分析，從而有效鑒別食品品性。近紅外定量分析性能則是借助其光譜以及相應(yīng)的糾正方法對(duì)某組已基本掌握的樣品設(shè)立定量的模型，能夠在極短時(shí)間內(nèi)獲取較為準(zhǔn)確的結(jié)果。

2 近紅外光譜技術(shù)用于食品的檢測(cè)

因?yàn)榻t外光譜涉及C-H，O-H，N-H和其他成分的信息，其實(shí)施測(cè)量可以采用透射、漫反射的方法。在食品工業(yè)，可用于酒類產(chǎn)品的乙醇、糖類、有機(jī)酸、氮含量、多酚類的測(cè)定及產(chǎn)地鑒別；乳制品的乳糖、脂肪、蛋白、固含量、乳酸和灰質(zhì)等的測(cè)定；還有飲料、食用油和烘焙食品的組成與性質(zhì)的測(cè)量。本文主要介紹近紅外光譜技能在食品監(jiān)測(cè)的使用。

2.1 食品摻假鑒別

食品造假行為不但影響正常的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，還將降低消費(fèi)者對(duì)商戶的信譽(yù)度，由于食品問(wèn)題備受人們厭惡，因此，當(dāng)檢測(cè)食品摻假的問(wèn)題時(shí)，需要考慮鑒別過(guò)程，不僅僅是脫離于食品本身，而是基于人對(duì)食品的關(guān)注點(diǎn)分析其中的物質(zhì)成分，從而保證產(chǎn)品不會(huì)因?yàn)閾郊俣鴨螐耐庥^上與合格產(chǎn)品很接近。應(yīng)用該技術(shù)避免檢測(cè)前的復(fù)雜的工作，僅需分析食品的光譜信息，就能很快檢測(cè)出食品是否含有有害物質(zhì)。

2.2 快速提高對(duì)食品原產(chǎn)地的鑒別

鑒別食品原產(chǎn)地的主要目的是從消費(fèi)者的利益出發(fā)，基于消費(fèi)者的視角考慮食品的檢測(cè)問(wèn)題。為更加有效地提升整個(gè)對(duì)食品原產(chǎn)地的鑒別過(guò)程，一般通過(guò)對(duì)技術(shù)的研究深入利用原產(chǎn)地的食品特征等問(wèn)題來(lái)基于高新技術(shù)在不同產(chǎn)地的問(wèn)題上等原因造成的結(jié)果而實(shí)現(xiàn)的食品原產(chǎn)地鑒別過(guò)程。以國(guó)內(nèi)黃酒的不同產(chǎn)地等的鑒別過(guò)程為例，采取近紅外光譜技術(shù)分析，其結(jié)果存在相關(guān)性，但是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的光譜模型建立，能有效區(qū)別黃酒因其不同產(chǎn)地而產(chǎn)生的本質(zhì)差異，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)食品原產(chǎn)地的鑒別。

2.3 對(duì)食品品質(zhì)以及種類的鑒別

每一種食品的品質(zhì)都因其本身的差異和種類區(qū)別而呈現(xiàn)差異，以母嬰產(chǎn)品中的奶粉為例，其品質(zhì)區(qū)別和種類區(qū)別以普通人的視角根本覺(jué)察不出，如果不是經(jīng)驗(yàn)豐富的行內(nèi)人士，將無(wú)法對(duì)奶粉的種類和品質(zhì)進(jìn)行鑒定，如果不依據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的分析過(guò)程，是很難實(shí)現(xiàn)對(duì)奶粉品種和嬰幼兒奶粉的品種鑒定。以矩陣算法分析為基礎(chǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能分析技術(shù)為例，為更好地獲取數(shù)據(jù)標(biāo)本，需要通過(guò)在模型建立的基礎(chǔ)上，提取多個(gè)樣本標(biāo)準(zhǔn)特征的成分，確保BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立在算法有效建立的基礎(chǔ)之上，在確保對(duì)食品本身的問(wèn)題沒(méi)有特別了解的情況下，近乎百分百地確定食品的成分，從而區(qū)分類別和品質(zhì)差異。

2.4 食品成分分析鑒別

食品成分包括營(yíng)養(yǎng)成分的問(wèn)題，如果沒(méi)有一定的技術(shù)支持，是很難形成有效鑒定并得到推廣的。在食品成分的分析過(guò)程中，需要考慮對(duì)食品的鑒定，優(yōu)化之后形成快速鑒定的過(guò)程測(cè)量。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)成分分析鑒別的問(wèn)題過(guò)程，其主要實(shí)現(xiàn)的方式在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型后，借用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)樣本的采集來(lái)完成智能分析的過(guò)程，從而對(duì)食品里面的每種成分及其預(yù)期的成分形成有效的差距參考。

3 結(jié)語(yǔ)

食品質(zhì)量安全檢測(cè)作為保障食品安全的重要手段，必須引起人們的廣泛關(guān)注，盡管近紅外光譜法在食品分析中還存在不足，相信隨著研究的不斷深入，這項(xiàng)技術(shù)一定會(huì)得到飛躍，并更好地作用于食品安全監(jiān)測(cè)，以保證食品的質(zhì)量。

[1]張玉華，孟 一，張應(yīng)龍，等.近紅外光譜技術(shù)在食品安全領(lǐng)域應(yīng)用研究進(jìn)展[J]食品科技，2012（10）：283-286.

Application of Modern Near Infrared Spectroscopy in Food Detection

Liu Sai
(Qingdao Airport Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau, Qingdao 266000, China)

With the improvement of spectral analysis methods, the use of near infrared high-tech analysis is a typical technology in this regard, this paper on the use of this technology in food inspection made a comprehensive explanation

Modern; Near infrared spectroscopy; Food inspection

O433.4

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.24.035