現(xiàn)代近紅外光譜分析在食品檢測中的應(yīng)用

◎ 李艷秋，馬川蘭

（漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 漯河 462002）

光譜分析技術(shù)在20世紀(jì)90年代后期應(yīng)用開始變得十分廣泛，在這樣的發(fā)展背景下，人們研究了更先進(jìn)的紅外光譜技術(shù)，為食品安全的提供了進(jìn)一步保障。目前，近紅外光譜分析可以在我國所有領(lǐng)域看到，特別是在食品工業(yè)中，比傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法更環(huán)保、更高效、更準(zhǔn)確。近紅外光譜分析技術(shù)已應(yīng)用于肉類和奶制品的檢測。

1 現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的原理

近紅外光是一種電磁波，所產(chǎn)生的波長多在中紅外與可見光之間。近紅外廣譜可以分為短波區(qū)域和長波區(qū)域，這是由于不同的有機(jī)物質(zhì)內(nèi)會(huì)包含不同基團(tuán)，研究發(fā)現(xiàn)，每個(gè)基團(tuán)吸收后的波長存在顯著差異[1]。

2 現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的特點(diǎn)

近紅外光譜法是一種使用光譜法監(jiān)測食品成分的方法。近紅外光譜儀通常由一個(gè)光源和一個(gè)單色儀組成，每個(gè)部分都有其特定的功能，因此，在設(shè)計(jì)和組裝近紅外光譜儀的過程中，必須確保每個(gè)組件的性能，保持其完整性，由于成分不同，用途也有很大差異。目前，近紅外光譜儀可分為許多類型，不同的光源代表不同用途，其技術(shù)特點(diǎn)主要包括：①有效避免樣品損壞。能夠檢測樣品是否存在異?，F(xiàn)象，當(dāng)檢測對象是活體時(shí)近紅外光譜技術(shù)的優(yōu)勢更為明顯。②分析效率高。在過去的食品測試中，由于缺乏技術(shù)，通常需要在測試之前對食物進(jìn)行預(yù)處理，然后測試食物，利用近紅外光譜技術(shù)，可以縮短食物檢查的時(shí)間。③節(jié)能環(huán)保。近紅外光直接檢查食物不僅省去了許多繁瑣的步驟，而且節(jié)省了資源，不會(huì)影響外部環(huán)境，符合綠色環(huán)保的理念。④傳輸性能好。光纖中的近紅外光傳輸良好，可以實(shí)現(xiàn)多通道生產(chǎn)流程，也是在線測試的關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)。⑤無損檢測。樣品經(jīng)近紅外光譜技術(shù)檢測不會(huì)造成損壞。⑥分析成本低?？梢灾苯訙y量不同的物體，例如液體、固體、膠態(tài)等，適用于實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)現(xiàn)場對樣品的快速測試。

3 現(xiàn)代近紅外光譜分析在食品檢測中的應(yīng)用價(jià)值

3.1 食品摻假的鑒別應(yīng)用

食品摻假問題時(shí)有發(fā)生，并一直為消費(fèi)者所厭惡，其不僅會(huì)影響正常的生產(chǎn)與商業(yè)活動(dòng)，而且還會(huì)影響到消費(fèi)者對商家的信任，因此檢測食品摻假是十分嚴(yán)肅的問題，在食品測試過程中，應(yīng)采用近紅外光譜分析技術(shù)仔細(xì)分析樣品中材料的成分[2]。

3.2 食品成分分析鑒別

營養(yǎng)成分是食品檢測的重要項(xiàng)目，食物中營養(yǎng)成分的具體含量不能通過普通技術(shù)獲得，它需要更先進(jìn)的技術(shù)。在食品配料分析中，使用光譜樣本來構(gòu)建校正模型，近紅外光譜技術(shù)將測得的光譜數(shù)據(jù)與模型樣品特性相結(jié)合，就可以分析得到食品中營養(yǎng)成分含量信息。

3.3 食品原產(chǎn)地快速鑒別

近紅外光譜實(shí)際應(yīng)用中可以有效識別食物的主要來源，消費(fèi)者的利益是食品原產(chǎn)地檢測的基本出發(fā)點(diǎn)。為了更快、更有效地識別食物來源，技術(shù)人員通常會(huì)對食物的來源進(jìn)行仔細(xì)研究。根據(jù)食品的特點(diǎn)，在識別過程中使用近紅外光譜分析法，結(jié)合相關(guān)分析模型，可以快速有效地識別食品來源。

4 現(xiàn)代近紅外光譜分析在食品檢測中的具體應(yīng)用

4.1 對酒類的檢測

近紅外光譜可以測定葡萄酒、飲料、白酒中的乙醇含量。使用近紅外光譜法可以在葡萄酒發(fā)酵過程中檢測苯酚含量的變化，包括葡萄酒發(fā)酵過程中的其他參數(shù)變化。近紅外光譜可以檢測葡萄酒的含糖量指標(biāo)，預(yù)測葡萄的最佳采摘期，為釀造更優(yōu)質(zhì)的葡萄酒提供基礎(chǔ)[3]。此外，將近紅外光譜分析技術(shù)應(yīng)用于葡萄酒中，可以確定糖漿中的水分、酸度和沉淀，而對于啤酒檢測，近紅外光光譜技術(shù)可以用于檢測啤酒中的乙醇和麥芽糖含量。

4.2 對醬油及醋的檢測

目前通過近紅外光譜法檢測醬油，是有效確定醬油中總氮和總酸的主要方法。在對醋的生產(chǎn)過程中，必須嚴(yán)格把控住醋中的總酸和還原糖理化指標(biāo)，是可以成品醋進(jìn)行分類的重要依據(jù)，而在傳統(tǒng)方法中，醋的理化指標(biāo)是通過化學(xué)法測量的，需要準(zhǔn)備各種試劑及校準(zhǔn)樣品，檢測過程很復(fù)雜，需要熟練的技術(shù)人員，且操作誤差比較大。而運(yùn)用近紅外光譜法，可以有效測定出醋中的總酸和還原糖，且結(jié)果精度較高，在實(shí)際生產(chǎn)中，很難用化學(xué)方法達(dá)到相同效果。

4.3 對牛乳制品的檢測

20世紀(jì)50年代，光譜分析技術(shù)就已經(jīng)被人們應(yīng)用于對乳制品的有效分析中，以提高牛奶質(zhì)量，例如測試牛奶中的總脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物，同時(shí)也可用于奶粉和鮮奶的質(zhì)量控制[4]。近年來，乳制品的質(zhì)量控制主要集中在化學(xué)成分的控制上，在參數(shù)建立方面，近紅外光譜分析技術(shù)可用于乳制品生產(chǎn)，結(jié)合光譜技術(shù)在乳制品生產(chǎn)中積累營養(yǎng)組成模型，可評估營養(yǎng)素的含量。同時(shí)乳制品生產(chǎn)中不能使用傳統(tǒng)的質(zhì)量控制方法時(shí)，可以使用近紅外光譜分析生乳營養(yǎng)成分，也可用于成品乳的質(zhì)量控制。

4.4 對肉制品的檢測

近紅外光譜分析技術(shù)在肉制品檢測中用于確定牛肉、羊肉和豬肉中物質(zhì)的含量。以牛肉檢測為例，應(yīng)用近紅外光譜分析技術(shù)可以檢測牛肉的嫩度、牛肉制品的鑒定以及牛肉中物質(zhì)和脂肪酸的組成，此外，近紅外光譜分析技術(shù)用于豬肉成分的研究，可以分析腌豬肉腸中飽和脂肪和不飽和脂肪酸的組成。在分析魚肉質(zhì)量時(shí)，可以應(yīng)用近紅外光譜分析其物理特性，以提高魚粉的生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，近紅外光譜分析技術(shù)在對肉質(zhì)食品檢測中，可以有效檢測出肉制品中的殘留藥物，能夠進(jìn)一步為食品質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)。

4.5 對水果蔬菜的檢測

蔬菜水果中近紅外光譜技術(shù)的研究，主要集中在常見品種上，如土豆、白菜、葡萄、西紅柿等，研究內(nèi)容主要包括糖、添加劑、酸度、可溶性物質(zhì)檢測以及蔬菜水果在儲(chǔ)存期間的質(zhì)量檢測。此外，可以使用近紅外光譜技術(shù)確定在800～2 500 nm光譜中識別蘋果類型，如辨別成熟的蘋果與未成熟的蘋果[5]。

4.6 對糧食作物的檢測

在近紅外光譜分析技術(shù)不斷完善的同時(shí)，其對糧食作物檢驗(yàn)的作用越來越大，主要檢查對象是普通品種，如小麥、玉米、大豆和花生等。例如，用近紅外光譜分析技術(shù)來檢測小麥粉顆粒，構(gòu)造糧食作物氨基酸含量的模型，可以方便快速、同步地確定農(nóng)作物中的氨基酸類別及含量。

5 結(jié)語

隨著人們對食品安全問題的逐漸重視，食品安全的問題也日益突出，因此對食品安全進(jìn)行嚴(yán)格檢測具有重大意義。近紅外光譜分析技術(shù)具有極佳的應(yīng)用價(jià)值，其具備快速、準(zhǔn)確、無損的優(yōu)點(diǎn)，在食品質(zhì)量檢驗(yàn)中應(yīng)用近紅外光譜分析技術(shù)可以起到很大的作用，有利于保證食品安全生產(chǎn)，促進(jìn)食品市場良性發(fā)展。