拉曼光譜技術(shù)在食品質(zhì)量安全檢測(cè)中的應(yīng)用

時(shí)君

（浙江省溫州市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)院 浙江溫州 325000）

1 前言

現(xiàn)階段，食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作逐漸成為我國(guó)社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)[1]。應(yīng)用最新的拉曼光譜技術(shù)，可以有效提高食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作的水平，以此滿足我國(guó)國(guó)民對(duì)于食品質(zhì)量的要求。

2 拉曼光譜技術(shù)的應(yīng)用原理

在實(shí)際應(yīng)用過程中，拉曼光譜技術(shù)主要是利用拉曼光譜所提供的分子內(nèi)部的各種簡(jiǎn)正振動(dòng)頻率和相關(guān)的振動(dòng)能級(jí)的信息，來實(shí)現(xiàn)對(duì)食品質(zhì)量安全的檢測(cè)。和紅外光譜相比，拉曼光譜應(yīng)用機(jī)制具有較大不同，拉曼光譜技術(shù)在進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)，是利用分子極化率誘導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的，而紅外光譜則是因?yàn)榉肿优紭O矩的變化來實(shí)現(xiàn)的，二者在分子結(jié)構(gòu)的分析上可以進(jìn)行相互補(bǔ)充[2]。在極性基團(tuán)中，比較常見的為碳氧雙鍵（C O）、氮?dú)滏I（N H）及氧氫鍵（O H）等，這些基團(tuán)的紅外活性都較高，在非極性集團(tuán)中，比較常見的是碳碳雙鍵（C C）、碳碳單鍵（C C）、氮氮雙鍵（N N）及二硫鍵（S S）等，其拉曼活性也較強(qiáng)。另外，水分子也具有很強(qiáng)的紅外吸收能力，但是，拉曼活性較差，因此，紅外光譜一般被應(yīng)用在非水樣品的檢測(cè)中，而拉曼光譜技術(shù)則被應(yīng)用在含水生物的檢測(cè)工作中。利用傅式轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀（FTIR）和拉曼光譜技術(shù)得到的光譜圖詳見圖1。

圖1 利用FTIR 和拉曼光譜技術(shù)得到的光譜圖

3 拉曼光譜技術(shù)在食品質(zhì)量安全檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 在食品成分檢測(cè)中的應(yīng)用

拉曼光譜技術(shù)主要應(yīng)用在我國(guó)食品質(zhì)量安全檢測(cè)中的食品成分檢測(cè)。我國(guó)的食品種類較為多樣，不同種類的食品在成分組成上存在較大的差異。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，大部分食品的成分都包含糖分、油脂及蛋白質(zhì)等[3]，利用拉曼光譜技術(shù)，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)食品成分檢測(cè)技術(shù)的缺陷，在實(shí)際的檢測(cè)過程中，不需要制備試樣，在很大程度上簡(jiǎn)化了檢測(cè)流程，降低了化學(xué)藥品的消耗。通過應(yīng)用拉曼光譜技術(shù)，可以有效檢測(cè)食品成分中的葡萄糖的濃度，并對(duì)其中的飽和脂肪酸進(jìn)行分析和研究，從而確定食品的酸堿度，提高食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作的效率。

3.2 在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

在農(nóng)作物種植過程中，不可避免地會(huì)使用農(nóng)藥，因此，食物中經(jīng)常會(huì)有一部分農(nóng)藥殘留，應(yīng)用拉曼光譜技術(shù)，可以對(duì)食品農(nóng)藥殘留進(jìn)行有效的檢測(cè)，保證食品安全。另外，我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中心配置的檢測(cè)儀器對(duì)性能的要求較高，需要具備較高的靈敏度和專業(yè)性，使用的檢測(cè)方法也較為復(fù)雜，在實(shí)際的檢測(cè)過程中，檢測(cè)成本較高。且不同的農(nóng)藥的分子結(jié)構(gòu)不同，其在振動(dòng)譜方面也明顯不同。應(yīng)用拉曼光譜技術(shù)，可以結(jié)合農(nóng)藥的這一特性，對(duì)食品農(nóng)藥殘留進(jìn)行有效檢測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中首先需要獲取各種食品的拉曼光譜，之后才可進(jìn)行農(nóng)藥檢測(cè)，形成較為完善的數(shù)據(jù)庫(kù)和評(píng)判模型后，再進(jìn)一步檢測(cè)食品表面的農(nóng)藥殘留。

4 食品質(zhì)量安全檢測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 熒光背景的扣除

在食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作的應(yīng)用過程中，拉曼光譜技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵就是熒光背景的扣除。和其他光線相比，拉曼散射屬于比較弱的光散射，要想將其應(yīng)用到食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作中，需要使用激光光源照射相關(guān)樣品，利用有機(jī)分子在檢測(cè)過程中吸收的光子轉(zhuǎn)化為熒光分子的過程，覆蓋整個(gè)拉曼光譜。這就需要工作人員進(jìn)行熒光背景的扣除，以此保證拉曼光譜技術(shù)在食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作的應(yīng)用效果。

另外，工作人員還需要對(duì)食品的不同種類進(jìn)行分析，選擇合適的激發(fā)波長(zhǎng)，并加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)成本的考慮，合理更換激光器。例如，我國(guó)相關(guān)專家在水果農(nóng)藥的殘留檢測(cè)工作中逐漸發(fā)現(xiàn)，部分水果和農(nóng)藥在可見光的刺激下，會(huì)激發(fā)出較強(qiáng)的熒光，進(jìn)而影響檢測(cè)效果，如果使用的是波長(zhǎng)為1 064 nm 的釹，以釔鋁石榴石（YAG）作為激光光源對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，就需要多次累加信噪比，以削弱熒光背景[4]。

4.2 消除熱效應(yīng)

拉曼光譜技術(shù)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)主要指食品樣品在進(jìn)行激光照射時(shí)，因?yàn)檎丈涞臅r(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致樣品被燒焦的現(xiàn)象。這就需要工作人員在實(shí)際應(yīng)用的過程中注意消除熱效應(yīng)，具體措施如下：（1）合理控制激發(fā)光源的功率；（2）在檢測(cè)過程中使用低溫測(cè)樣附件，并縮短樣品掃描時(shí)間。

4.3 建立拉曼標(biāo)準(zhǔn)譜圖圖庫(kù)

應(yīng)用拉曼光譜技術(shù)進(jìn)行食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作時(shí)，還應(yīng)建立拉曼標(biāo)準(zhǔn)譜圖圖庫(kù)。目前，雖然拉曼光譜技術(shù)在我國(guó)食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作中的應(yīng)用已較為成熟，但是，在實(shí)際的檢測(cè)工作中，還存在查譜圖庫(kù)更新不夠及時(shí)、信息共享有待加強(qiáng)的問題。因此，工作人員需要結(jié)合當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，提高拉曼光譜技術(shù)的應(yīng)用水平。

5 討論

當(dāng)前，我國(guó)的食品行業(yè)發(fā)展較為迅速，隨之帶來的食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作也備受社會(huì)的關(guān)注。在實(shí)際的食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作中，拉曼光譜儀仍以高精密、功能完備、價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn)儀器為主，在一定程度上也難以符合我國(guó)食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作的要求[5]。因此，研發(fā)成本較低、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無線上傳、下載以及全球定位系統(tǒng)聯(lián)用、面向食品無損檢測(cè)的便攜式托曼光譜儀，是當(dāng)前我國(guó)推進(jìn)拉曼光譜技術(shù)在食品中應(yīng)用的關(guān)鍵。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，拉曼光譜技術(shù)和我國(guó)傳統(tǒng)的食品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)相比，具有操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)成本較低的優(yōu)點(diǎn)，因此在我國(guó)食品質(zhì)量安全檢測(cè)工作中的應(yīng)用也較為廣泛，例如，食品成分檢測(cè)、食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)等，但是，在具體的應(yīng)用過程中，還需要繼續(xù)研究其關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)拉曼光譜技術(shù)的最大應(yīng)用。