近紅外分析技術(shù)在食品氨基酸檢測中應用的研究進展

□ 王文盛 山西農(nóng)業(yè)大學信息學院環(huán)境科學與食品工程系

近紅外分析技術(shù)在食品氨基酸檢測中應用的研究進展

□ 王文盛 山西農(nóng)業(yè)大學信息學院環(huán)境科學與食品工程系

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，高效液相色譜法已代替了加權(quán)滴定法和凱氏定氮法。近年來，相應領(lǐng)域?qū)Ψ治鏊俣?、分析靈敏度、魯棒性等均提出更高要求，促使相應儀器和儀表等均得到發(fā)展。在這一背景下，新氨基酸分析方式得到開發(fā)和完善。

近紅外技術(shù)原理與特點

近紅外光波長在可見光和中紅外區(qū)之間的一種電磁波，波長范圍在780～2526 n m。同時，人們習慣將近紅外區(qū)域劃分為兩個區(qū)域，分別為近紅外短波（780～1 100 n m）和近紅外長波（1 100～2526 n m）。在不同有機物中存在不同基團，而不同基團的能級也不同，因此在不同化學環(huán)境中，每個基因?qū)t外光吸收波長存在著明顯的差異。連續(xù)改變頻率的近紅外光吸收波長照射一些樣品時，試樣會選擇性吸收不同頻率近紅外光，所透射或反射出來的紅外光線會攜帶有機物組分和合相應結(jié)構(gòu)信息，利用檢測器分析對透射或反射光信號，從而可確定物質(zhì)結(jié)構(gòu)和含量信息等。

和其他技術(shù)相比，近紅外光譜分析技術(shù)有以下優(yōu)勢：（1）分析速度快，相應定標近紅外光譜分析儀后，能在幾分鐘甚至幾秒的時間內(nèi)完成待測樣品；（2）可同時測量多個組分，實現(xiàn)分析過程的在線定量分析；（3）實施綠色檢測，如待測樣品無需實施任何化學干預便可測量，其被人們稱作是一種綠色分析技術(shù)；（4）儀器的操作和維護相對簡單，不會對操作人員提出較高要求，對相應軟件的設計可使操作步驟十分簡單，在整個操作過程中降低人為操作誤差。

近紅外分析技術(shù)在食品氨基酸檢測中的應用

農(nóng)作物品質(zhì)檢測

以油菜籽餅粕氨基酸含量檢測為例，在常見的1 5種氨基酸中，有1 3種氨基酸的R2在0.8 0以上，有7種氨基酸的R2在0.9 0以上，其中纈氨酸定標最差，不具有相應的預測能力。

使用MPLS方式的全局定標和局部定標，對精米粉光譜建立的方程預測標準誤差相對較低，基本在0.007%，但外部驗證所決定的系數(shù)分別為8 7.1%和8 7.4%，可完全用于定量分析。稻米含有大量氨基酸，對其進行檢測，可使用2.8.8.1的數(shù)字處理和標準正態(tài)變量變換等光譜校正方式，建立相應糙米粉氨基酸含量有關(guān)近紅外測定方程。該方式在相應大樣品量掃描時，能夠獲取谷氨酸、賴氨酸、異亮氨酸等1 4種氨基酸的測試效果。但這些氨基酸中，酪氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸等不能利用近紅外技術(shù)檢測。如果樣品量過小時，除賴氨酸外的1 3種氨基酸測量效果均較理想，結(jié)果具有一定的準確性和可靠性。

茶葉中氨基酸含量

檢測普洱茶中游離氨基酸，結(jié)合CEn ter、S N V、MSC光譜預處理能力較理想，對模型階段進行定標，其中CEn ter預處理的PLS模型預測方根誤差要比S NC以及MSC小，R2比S N V和MSC大。因此，采用中心化法獲得效果最佳。在定標模型階段，使用EL M方式，產(chǎn)生訓練集均方根誤差R MSEC比PLS法小，而R2要比PLS法大。

食品奶酪、火腿、肉制品中氨基酸測定

采用近紅外技術(shù)檢測PrASt和 Nor veGiA奶酪中氨基酸含量，同時準確預測氨基酸含量的變化對奶酪成熟度的影響。使用MSC對光譜預處理，定標模型則選擇PLS，在這兩種奶酪中，對Gl y和HiS進行外部驗證，所得系數(shù)R2值較低，而ASp、Ser、Mer等總和氨基酸含量所存在的R2值均在0.92以上。從以上內(nèi)容可看出，使用近紅外技術(shù)，測定奶酪中6種氨基酸含量，表現(xiàn)較優(yōu)。

此外，以檢測醬油中氨基酸為例，采用聯(lián)合區(qū)間較小的二乘法，從全光譜中篩選有光譜區(qū)域，然后使用遺傳算法，在有效光譜中選擇變量，在這一基礎(chǔ)上建立相應PLS模型。這一模型測定的效果較好，其中氨基酸態(tài)氮RC則為0.9 988，RP也為0.9 988。計算出，其中含有的氨基酸總量RC為0.9 917，RP為0.9 902。從上述內(nèi)容可得出，利用近紅外光譜儀檢測醬油中氨基酸態(tài)氮、氨基酸總量，遺傳算法聯(lián)合區(qū)間比二乘法低，兩者結(jié)合能在一定程度上提升光譜測定準確度。

結(jié)語

近紅外分析技術(shù)已被廣泛應用于食品氨基酸含量檢測中，以當前近紅外光譜技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，通過在線檢測方式，檢測從原料到產(chǎn)品的整個反應過程，這也是今后本行業(yè)將要發(fā)展的方向之一。此外，共享近紅外分析技術(shù)模型、滿足功能性生產(chǎn)和收購需求、對銷售等領(lǐng)域中品質(zhì)的實時監(jiān)控帶來積極影響也是未來發(fā)展的重要方向。

王文盛（1993-），漢，山西呂梁人，本科在讀。研究方向：食品科學與工程。