近紅外光譜分析技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

耿紅玲　陳宜君

作為一種新型分析檢測(cè)技術(shù)，近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)主要是有效結(jié)合了化學(xué)基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)、光譜測(cè)量技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)。近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)不同于傳統(tǒng)的常規(guī)檢測(cè)技術(shù)，其歸屬于間接分析技術(shù)范疇。通過建立校正模型，以定量、定性分析食品樣品。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，近紅外光譜分析技術(shù)在食品行業(yè)、化妝品行業(yè)、冶金行業(yè)、醫(yī)學(xué)臨床、石油化工、煙草以及農(nóng)業(yè)等行業(yè)中均有所應(yīng)用。

近紅外光譜分析技術(shù)

內(nèi)涵。近紅外光譜形成的檢測(cè)光是處于可見光與中紅外線光間的一種電磁波。其波長(zhǎng)范圍通常情況下處于七百五十毫米到兩千六百毫米間。在有機(jī)物區(qū)域范圍之內(nèi)，近紅外光譜通常吸收的都是含有氫的基團(tuán)倍頻和合頻，舉例來說，包括NH、OH、SH以及CH等。含氫的基團(tuán)是全部有機(jī)物中不可獲取的，所以，在近紅外光譜之中均可以發(fā)現(xiàn)有關(guān)的信號(hào)，同時(shí)譜圖顯示十分的穩(wěn)定，也較易獲得光譜。

近紅外光譜可以定性、定量分析食品樣品。通過對(duì)紅外光譜與有機(jī)化合物的官能團(tuán)或者是其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系可以定性分析有機(jī)化合物。同時(shí)以郎伯-比爾定律作為分析前提，近紅外光譜的特征波長(zhǎng)有諸多，所以，可以利用近紅外光譜對(duì)液體、氣體、固體進(jìn)行定量分析。

特點(diǎn)。（1）樣品制作工序簡(jiǎn)便。只需要將樣品加以粉碎即可。不需要提前利用化學(xué)試劑處理樣品。亦或是樣品制備工序也可省略。由此就降低了對(duì)樣品的傷害，在完成檢測(cè)之后，樣品還能夠用于其他工作中。其一方面減少了檢測(cè)費(fèi)用的支出，另一方面也在一定程度上防止破壞環(huán)境。（2）傳輸性能優(yōu)良。在光導(dǎo)纖維中，近紅外光的傳輸性能較為優(yōu)良，所以其可以滿足在線檢測(cè)生產(chǎn)工藝流程的關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)。（3）無損檢測(cè)方法。由上述可知，近紅外光譜分析技術(shù)不會(huì)損害樣品，所以其也稱之為無損檢測(cè)技術(shù)，特別是在檢測(cè)一些活體的時(shí)候，其具有顯著的優(yōu)越性。（4）分析速度較快。近紅外光譜分析技術(shù)不需預(yù)習(xí)處理樣品，通常在一分鐘以內(nèi)即可完成樣品測(cè)量工作。所以近紅外光譜分析技術(shù)分析速度較快，分析效率較高，特別是可以在同一時(shí)間內(nèi)檢測(cè)樣品的多個(gè)組分性質(zhì)。（5）分析成本比較低廉。近紅外光譜分析技術(shù)在對(duì)樣品分析的時(shí)候只需要數(shù)10W電能，能量耗費(fèi)較小，維護(hù)保養(yǎng)成本低廉。（6）有助于保護(hù)環(huán)境。在使用該技術(shù)的過程中，不會(huì)污染、破壞環(huán)境，所以其可以說是一種綠色環(huán)保的檢測(cè)手段。

近紅外光譜分析技術(shù)在食品中的應(yīng)用

在果蔬中的分析應(yīng)用。在果蔬中通常都含有大量的Vc和可溶性較高的固形物。這些物質(zhì)均可以利用近紅外光譜加以檢測(cè)分析。評(píng)價(jià)水果營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)之一就是Vc，水果種植方式及類型都會(huì)影響到Vc的含量。在運(yùn)輸和儲(chǔ)存果蔬的時(shí)候，很容易導(dǎo)致其Vc含量被破壞，因此，在檢測(cè)果蔬的過程中，利用近紅外光譜技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，其選擇的波長(zhǎng)通常處于七百毫米到一千二百毫米間，經(jīng)過對(duì)其的三次檢測(cè)，分析其存在的誤差，之后選擇誤差最小的檢測(cè)結(jié)果。而在檢測(cè)果蔬中的可溶性固形物時(shí)，其選擇的波長(zhǎng)通常處于八百五十毫米到一千一百毫米之間，分析其標(biāo)準(zhǔn)差、相關(guān)系數(shù)等指標(biāo)。

在肉制品中的分析應(yīng)用。在肉制品中，近紅外光譜分析技術(shù)通常是檢測(cè)并評(píng)價(jià)魚肉制品、羊肉、牛肉以及豬肉的質(zhì)量與安全。王錫昌等人通過建立PLS校正模型，對(duì)魚肉中的蛋白質(zhì)與水分進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其R值分別是0.96及0.98。孫淑敏等人利用主成分分析結(jié)合線性判別對(duì)五大地區(qū)的羊肉進(jìn)行了檢測(cè)與區(qū)分，其綜合正確率達(dá)到百分之九十以上。在分析禽蛋等食品中，吳建虎等人通過應(yīng)用近紅外光譜分析技術(shù)，對(duì)雞蛋中的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行了預(yù)測(cè)與分析，其R值為0.89。

在牛奶、牛奶制品中的應(yīng)用。在奶制品方面，近紅外

光譜技術(shù)的應(yīng)用包含兩大類：其一是在線檢測(cè)，即在牛奶、

奶制品生產(chǎn)線上利用光纖探頭檢測(cè)奶制品樣品。其二是離

線監(jiān)測(cè)，通常是利用紅外反射儀，全反射檢測(cè)樣品杯中的

樣品和試管樣品。

通過有效結(jié)合光纖技術(shù)與近紅外光譜分析技術(shù)，可以在線檢測(cè)培育類型不同、飼養(yǎng)區(qū)域不同的奶牛牛奶中的乳糖、蛋白質(zhì)、固形物以及脂肪的含量。王彩云等人通過借助PLS校正模型及近紅外透射技術(shù)預(yù)測(cè)了牛奶中的氯霉素殘留含，其R值高達(dá)0.9893。王右軍等人，對(duì)摻入了植脂末、乳清粉及水解植物蛋白的牛奶進(jìn)行了檢測(cè)，其中預(yù)測(cè)摻入水解植物蛋白的牛奶的R值為0.969。袁石林等人，利用最小二乘法一支持向量方法及PLS創(chuàng)建了模型，對(duì)液體奶中的三聚氰胺的具體含量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其R2值為0.9109。王運(yùn)麗等人通過PLS創(chuàng)建了模型，對(duì)紅茶中的四類鄰苯二甲酸酯的具體含量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其R2值是0.9879、0.9895、0.9842及0.9927。陳美麗等人有效結(jié)合了化學(xué)計(jì)量法及近紅外光譜分析技術(shù)，檢測(cè)了包括酸酯類、咖啡堿、茶多酚、兒茶素、氨基酸在內(nèi)的13種品質(zhì)成分，其R值均為0.7以上。

在釀造食品的具體應(yīng)用。一般來講，釀造食品主要有醬油、醋、酒等。這些食品中的還原糖、氮和乙醇等物質(zhì)均可以利用近紅外光譜分析技術(shù)加以檢測(cè)。在常規(guī)檢測(cè)方法中，要在樣品中添加少量的化學(xué)試劑才能檢測(cè)。而利用近紅外光譜分析技術(shù)可以不使用化學(xué)試劑進(jìn)行檢測(cè)，其可以直接檢測(cè)醬油中的總氮、總酸；酒中的乙醇含量；醋中的總酸含量與還原糖含量等。

在其它食品檢測(cè)中的應(yīng)用。（1）飲料檢測(cè)。該技術(shù)通常是用來檢測(cè)飲料中的有機(jī)酸、酸度、咖啡因、果糖等，同時(shí)還可以用來判別真?zhèn)?。?）咖啡。通常是檢測(cè)其中的產(chǎn)地、水分、咖啡因等，同時(shí)還包括咖啡的品質(zhì)。（3）茶葉。利用該技術(shù)檢測(cè)茶葉中的茶多酚、總氮、水分、咖啡堿等含量。（4）面包和餅干。對(duì)餅干、面包中的水分、蛋白質(zhì)、面筋值、脂肪進(jìn)行檢測(cè)。（5）食用油。對(duì)食用油中的酒精、碘值、葡萄糖、鹽、黏度、乳酸、黃色素、酸值等進(jìn)行檢測(cè)。（6）轉(zhuǎn)基因食品。對(duì)轉(zhuǎn)基因食品中的DNA變化、蛋白質(zhì)含量等進(jìn)行檢測(cè)。

隨著科技的發(fā)展，我國(guó)近紅外光譜技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，由于其無損、便捷、低廉的優(yōu)點(diǎn)其在食品檢測(cè)中的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。通過有效結(jié)合近紅外光譜分析技術(shù)與化學(xué)計(jì)量技術(shù)，其可以對(duì)食品的組分含量、真?zhèn)?、產(chǎn)品類型進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)然，該技術(shù)還是有一定局限性與缺陷的，相信隨著科技的提高，該技術(shù)也將不斷的完善，并廣泛應(yīng)用在食品品質(zhì)檢測(cè)中。本文重點(diǎn)分析了近紅外光譜分析技術(shù)在食品檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用，以供參考。