現(xiàn)代近紅外光譜分析在食品檢測中的應(yīng)用

齊偉杰

隨著我國居民生活水平的逐漸提升，人們對食品安全的要求也變得更高。在食品行業(yè)中，食品安全檢測是最重要的質(zhì)量保障環(huán)節(jié)，不僅與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著密切聯(lián)系，同時(shí)還關(guān)乎著食用者的健康。光譜分析技術(shù)因?yàn)樽陨硖攸c(diǎn)，在各大領(lǐng)域中被廣泛利用。其中近紅外光譜分析技術(shù)，更是因?yàn)橄啾扔趥鹘y(tǒng)食品檢測技術(shù)具有更加環(huán)保、高效的特點(diǎn)，在近些年里被廣大食品行業(yè)所青睞。為促進(jìn)對這一技術(shù)更好的應(yīng)用，本文針對其原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，明確了其在食品檢測中的具體應(yīng)用，希望能提升該項(xiàng)技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用水平，推動我國食品安全的發(fā)展。

一、現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)概述及原理分析

1.概述。近紅外光光譜分析技術(shù)是光譜分析中常見的一類技術(shù)，該技術(shù)中的紅外光是一種電磁波，能夠?qū)ξ镔|(zhì)進(jìn)行定量分析和對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工處理，相比于其他光譜，其在結(jié)構(gòu)物質(zhì)中有不同的傳播特性，特別在光纖中具有出色的傳播能力。由于該項(xiàng)技術(shù)對物質(zhì)的檢測效果良好，同時(shí)相比于傳統(tǒng)的檢測技術(shù)具有更多的應(yīng)用優(yōu)勢，因此在食品檢測中逐漸占據(jù)了重要的地位，被食品行業(yè)廣泛應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用使食品檢測逐漸走向綠色檢測和無損檢測，進(jìn)一步提升了我國在食品安全上的檢測水平。

2.原理。在利用近紅外光譜分析對食品樣本進(jìn)行檢測時(shí)，會利用特定的函數(shù)關(guān)系對食品樣本自身的結(jié)構(gòu)和各方面的特性進(jìn)行定性和定量，借助食品樣本的性質(zhì)變化得出其區(qū)別，并建立相應(yīng)的光譜樣本模型。相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行預(yù)測光譜時(shí)，需要針對已知光譜建立相應(yīng)的光譜模型進(jìn)行研究，并且可以通過不同的性質(zhì)對樣本模型進(jìn)行矯正，借助該種方式，可以快速獲取食品檢測的數(shù)據(jù)。

二、現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

1.優(yōu)點(diǎn)。近紅外光譜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有多方面的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在七個(gè)方面。一是因?yàn)樗褂玫碾姶挪ň哂辛己玫膫鲗?dǎo)性，因此能夠在食品生產(chǎn)過程中進(jìn)行多通道檢測，從而在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上對其質(zhì)量進(jìn)行把控和檢測。二是對檢測樣本的物質(zhì)結(jié)構(gòu)不會造成傷害，因此能夠達(dá)到無損檢測的目的。特別在進(jìn)行活體檢測時(shí)，能夠避免對活體造成損傷，因此，相比于傳統(tǒng)檢測更具有優(yōu)勢。三是在利用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí)，樣本不需要進(jìn)行預(yù)處理，因此降低了時(shí)間的消耗，提升了檢測效率。而且，對同一樣本該項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對其不同性質(zhì)進(jìn)行分組檢測，有效地提升了檢測的速度。四是因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)對檢測樣本的形態(tài)局限性較低，無論是液態(tài)還是膠體都能快速進(jìn)行分析，因此能夠在更多的場景中進(jìn)行應(yīng)用，可以降低相關(guān)企業(yè)在檢測上的設(shè)備投入成本。五是該項(xiàng)技術(shù)的能耗以及設(shè)備維護(hù)成本較低，能夠更好地為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提供保障。六是在實(shí)際應(yīng)用過程中該項(xiàng)技術(shù)不會對周邊環(huán)境造成較大的影響，因此也成為當(dāng)下符合綠色發(fā)展原則的重要綠色技術(shù)之一。七是該項(xiàng)技術(shù)的操作要求較低，對操作人員的專業(yè)素養(yǎng)要求不高，可以有效降低相關(guān)企業(yè)在工作人員上的技術(shù)培訓(xùn)投入。

2.缺點(diǎn)。首先，近紅外光譜分析雖然省去了樣本預(yù)處理環(huán)節(jié)，但是其測定結(jié)果會受到樣本所處的檢測環(huán)境和測定條件影響，同時(shí)樣本本身性質(zhì)會因?yàn)榄h(huán)境原因產(chǎn)生一定的變化，使測量結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。其次，因?yàn)榇嬖谝环N基因被多個(gè)波長吸收的現(xiàn)象，在多組分樣品中，容易出現(xiàn)譜峰重疊從而影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的情況。再次，因?yàn)榻t外光譜分析中的測定精度與參比分析精度有關(guān)，所以其測定結(jié)果會受到其精度的影響。最后，其所建立的光譜模型，也需要更多的已知樣品進(jìn)行補(bǔ)充。

三、現(xiàn)代近紅外光譜分析

在食品檢測中的具體應(yīng)用

1.食品摻假檢測。食品摻假是影響食品安全的重要因素之一，在缺少檢驗(yàn)設(shè)備和方法的情況下，普通消費(fèi)者無法從外觀對食品成分進(jìn)行分析。部分不良商家會從食品外表出發(fā)，為降低食品生產(chǎn)成本而進(jìn)行摻假。針對食品摻假，相關(guān)監(jiān)管人員可以抽取可能存在食品摻假的食品進(jìn)行近紅外光譜分析檢測，借助該技術(shù)的高效性和環(huán)保性，在無損的情況下對食品的內(nèi)在成分進(jìn)行光譜分析，從而快速地判斷是否存在摻假情況。

2.酒類食品檢測。酒類食品一直是我國消費(fèi)量較大的食品之一，其種類多樣，利用傳統(tǒng)食品檢測方式會造成巨大的成本消耗。而利用近紅外光譜分析技術(shù)，能夠快速檢測酒類食品中的乙醇含量。例如，該項(xiàng)技術(shù)能夠判斷諸如葡萄酒等苯酚或其他參數(shù)的含量，從而預(yù)測其最佳的采摘和釀造時(shí)期。在啤酒生產(chǎn)過程中，該項(xiàng)技術(shù)能夠通過對其中的乙醇和還原糖含量進(jìn)行檢測，從而判斷其是否符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行質(zhì)量把控。

3.釀造食品檢測。釀造食品主要涵蓋兩類，一是醬油類產(chǎn)品，利用近紅外光譜分析時(shí)能夠快速獲取該類食品中總氮和總氨的含量，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢測。二是醋類產(chǎn)品，利用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行醋類食品的檢測時(shí)，能夠利用對總氨和還原糖的快速檢測，提升對成品醋的分類效率。傳統(tǒng)的檢測方式較為復(fù)雜，需要大量的操作步驟和化學(xué)試劑，因此對檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)有著較高的要求。利用近紅外光譜技術(shù)進(jìn)行檢測，相比于傳統(tǒng)化學(xué)檢測，省去了預(yù)處理以及各類試劑的檢測步驟，在速度上更快，并且結(jié)果更加準(zhǔn)確。

4.食品原產(chǎn)地鑒別。為進(jìn)一步保障消費(fèi)者的權(quán)益，相關(guān)檢測人員在進(jìn)行食品檢測時(shí)會針對食品產(chǎn)地進(jìn)行檢測。該過程主要通過對食品特征和性質(zhì)進(jìn)行分析，從而判斷其原產(chǎn)地。為提升這一過程的效率，可以利用近紅外光譜分析技術(shù)建立相關(guān)模型，對其存在的不同組分進(jìn)行分析，從而快速地獲取準(zhǔn)確的結(jié)果，進(jìn)一步提升檢測效率。

5.食品質(zhì)量和區(qū)別檢測。不同種類的食品存在著不同的性質(zhì)特點(diǎn)，而同一類產(chǎn)品也會存在質(zhì)量差異。例如奶粉產(chǎn)品，因?yàn)槠放频牟煌瑫嬖谝欢ǖ钠焚|(zhì)區(qū)別，但是普通消費(fèi)者很難針對產(chǎn)品外表對其區(qū)別進(jìn)行分析。因此需要利用近紅外光譜分析技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的算法技術(shù)，搭建光譜模型，并在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而實(shí)現(xiàn)對不同種類產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行區(qū)別，保障消費(fèi)者的利益。

6.牛乳制品檢測。牛乳制品在生產(chǎn)過程中可以利用近紅外光譜分析技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量把控，借助該項(xiàng)技術(shù)對其脂肪含量、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)化學(xué)成分的控制。該項(xiàng)技術(shù)可以結(jié)合光譜技術(shù)搭建營養(yǎng)組成模型，從而對牛乳制品中的營養(yǎng)含量進(jìn)行有效的評估。并且在一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，因?yàn)椴荒苁褂脗鹘y(tǒng)的檢測方式，可以利用該項(xiàng)技術(shù)提升相關(guān)工作人員對生乳營養(yǎng)成分以及成品的質(zhì)量控制。同時(shí)利用近紅外光譜分析技術(shù)建立相應(yīng)的鑒別模型，結(jié)合對應(yīng)的鑒別方法，還可以有效檢測出其中還原奶的含量，實(shí)現(xiàn)牛奶摻假鑒別，從而保障牛奶質(zhì)量。

7.肉制品檢測。肉制品因?yàn)槠錉顟B(tài)特殊在進(jìn)行檢測時(shí)會比較困難，傳統(tǒng)檢測技術(shù)應(yīng)用效果較差，無法滿足檢測需求，因此近紅外光譜分析技術(shù)逐漸在該領(lǐng)域中得到應(yīng)用。例如在進(jìn)行牛肉檢測時(shí)，可以借助該項(xiàng)技術(shù)的光譜分析對其嫩度和物質(zhì)含量進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，從而判斷其品質(zhì);或是檢測豬肉等肉質(zhì)產(chǎn)品的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸，以及肉類中是否有殘留藥物，以避免藥物殘留超標(biāo)的肉類對消費(fèi)者產(chǎn)生健康危害。隨著該項(xiàng)技術(shù)在肉類行業(yè)的逐漸應(yīng)用，進(jìn)一步保障了肉類產(chǎn)品在市場中的質(zhì)量水平，為質(zhì)量控制提供了有效幫助。

四、結(jié)束語

食品安全是保障企業(yè)效益和消費(fèi)者健康的重要內(nèi)容，在進(jìn)行食品檢測時(shí)應(yīng)當(dāng)利用更加先進(jìn)的檢測技術(shù)，更好地提升檢測水平，保障食品質(zhì)量。近紅外光譜分析技術(shù)借助自身優(yōu)秀的特征，能夠在許多應(yīng)用場景中使用。但是，該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過程中仍舊存在一些技術(shù)上的問題，需要加強(qiáng)改進(jìn)。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對此類技術(shù)的研發(fā)投入，使該項(xiàng)技術(shù)在食品行業(yè)中更加有效地被利用，進(jìn)一步提升我國的食品健康水平。