近紅外光譜技術(shù)在食品微生物檢測(cè)中的應(yīng)用探析

□ 趙 耀 臨沂市疾病預(yù)防控制中心

近年來(lái)，在人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中，由微生物引起食品中毒事件越來(lái)越多，帶來(lái)的后果越來(lái)越嚴(yán)重。為有效保障食品安全，國(guó)家監(jiān)管部門(mén)應(yīng)不斷完善相應(yīng)的法律體系，保障食品行業(yè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展，保障消費(fèi)者的食品安全。而在食品在采收、加工處理的過(guò)程中，可能會(huì)受到微生物的污染，導(dǎo)致食品的安全性得不到有效保障，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜叭藗兊纳眢w健康。在食品微生物檢測(cè)活動(dòng)中，加強(qiáng)近紅外光譜技術(shù)的使用，充分利用該技術(shù)無(wú)損、快速的優(yōu)點(diǎn)，利用分子振動(dòng)的非諧振性，能實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣本參數(shù)的預(yù)測(cè)。

1 近紅外光譜的概念

波 長(zhǎng) 在780～2526 nm范 圍內(nèi)，由分子振動(dòng)的非諧振性，使得分子從基態(tài)向高能級(jí)躍遷。在近紅外光譜技術(shù)的使用過(guò)程中，主要是通過(guò)使用含氫基團(tuán)，有效獲取樣本光譜中所包含的物理信息、化學(xué)信息或生物信息[1]。通過(guò)采集樣本光譜和測(cè)量參比值，利用化學(xué)計(jì)量方法來(lái)進(jìn)行建模，通過(guò)定標(biāo)建模的方式，能加強(qiáng)未知樣本參數(shù)預(yù)測(cè)。在微生物檢測(cè)活動(dòng)中，近紅外光譜技術(shù)的使用充分考慮到微生物的組成成分對(duì)近紅外光有吸收作用，利用其特性開(kāi)展微生物檢測(cè)等的相應(yīng)工作。通過(guò)加強(qiáng)近紅外技術(shù)的使用，科學(xué)合理的使用相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量方法，全面加強(qiáng)樣本光譜和樣本組成性質(zhì)參數(shù)的測(cè)量，可有效確定二者之間的定性或定量關(guān)系。為了加強(qiáng)微生物的測(cè)量工作，還可通過(guò)有效的定標(biāo)建模和模型預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)樣本中微生物的定性或定量分析，提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性和有效性，達(dá)到無(wú)損檢測(cè)的 目的。

2 近紅外光譜應(yīng)用中存在的問(wèn)題

①在近紅外光譜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為了充分發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)，要做好定標(biāo)模型建立等相應(yīng)工作。在定標(biāo)模型建立的過(guò)程中，需采集大量的樣本光譜和樣本測(cè)量參比值，而在采集參比值的過(guò)程中，參比值的準(zhǔn)確性與樣本的多少、樣本的均勻度有著密切的關(guān)系，并直接影響模型代表的均勻性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，因此，建立近紅外光譜定標(biāo)模型需花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。②由于食品微生物種類繁多，在近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，要考慮到微生物近紅外光譜、信息特征各異因素的影響。③在食品微生物檢測(cè)活動(dòng)中，由于樣本的基質(zhì)不同，微生物處于變化狀態(tài)，混合微生物的種類和數(shù)量會(huì)造成一定干擾，嚴(yán)重影響檢測(cè)結(jié)果的靈敏性，增加了定標(biāo)建模和應(yīng)用的難度。

3 近紅外光譜技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 產(chǎn)毒真菌檢測(cè)

產(chǎn)毒真菌指的是真菌霉素的真核細(xì)胞微形物，目前已鑒定出來(lái)的毒素有多種。不同類型的產(chǎn)毒真菌有不同的毒性，能損傷細(xì)胞、致癌、致畸，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí){人們的身體健康[2]。將近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)毒真菌檢測(cè)中，能全面加強(qiáng)產(chǎn)毒真菌檢測(cè)工作，有效保障食品安全。果蔬保鮮期間，易受到真菌的影響，使食品失去使用價(jià)值，甚至危及人們的生命健康。如花生易受到黃曲霉的污染，而黃曲霉在生長(zhǎng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生毒素，能引起急性中毒或癌癥等現(xiàn)象。即便是低濃度的毒素也能產(chǎn)生明顯的毒性，對(duì)人們的身體健康帶來(lái)一定影響。通過(guò)加強(qiáng)近紅外光譜技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，可加 強(qiáng)產(chǎn)毒真菌類型的鑒別等工作。在實(shí)際的檢測(cè)活動(dòng)中，還可輔助有效的監(jiān)控預(yù)防工作，有效防止產(chǎn)毒真菌的生存，在降低經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，有效保障食品安全。

3.2 致病菌檢測(cè)

致病菌廣泛存在于人們的生活環(huán)境中，時(shí)刻威脅著人們的身體健康，當(dāng)人體食用被致病菌污染的食品時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)中毒等情況，影響人體健康。在致病菌檢測(cè)活動(dòng)中，通過(guò)近紅外光譜技術(shù)的使用，有效排除外界因素的影響，提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，減少后期數(shù)據(jù)分析難度。目前，近紅外光譜技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到牛奶致病菌檢測(cè)活動(dòng)中。在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，可通過(guò)使用多元散射校正，建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，全面加強(qiáng)牛奶中阪崎腸桿菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌等3種致病菌的檢測(cè)工作[3]。在致病菌的檢測(cè)活動(dòng)中，常規(guī)的檢測(cè)方法，耗費(fèi)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，難以提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，而通過(guò)近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用，充分利用紅外光譜，鑒別不同污染程度的牛奶，并建立相應(yīng)的定標(biāo)模型，根據(jù)模型預(yù)測(cè)，有效校正均方根誤差，極大地提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。在食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)食品致病菌的檢測(cè)提出了更高的要求，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，還需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)近紅外光譜技術(shù)的研究，提高靈敏度和準(zhǔn)確度，適應(yīng)和滿足國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)需求[4]。

3.3 腐敗微生物檢測(cè)

由于受到微生物的作用，食品易出現(xiàn)腐敗變質(zhì)的現(xiàn)象，降低了食品的商品價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，在食品銷售過(guò)程中，要全面加強(qiáng)對(duì)食品腐敗變質(zhì)狀況的檢測(cè)。相對(duì)于傳統(tǒng)的食品腐敗檢測(cè)方法，近紅外光譜技術(shù)的使用，能實(shí)現(xiàn)快速無(wú)損檢測(cè)，提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性和有效性。在腐敗微生物的檢測(cè)過(guò)程中，可根據(jù)菌落總數(shù)和顏色來(lái)進(jìn)行定標(biāo)建模等相應(yīng)工作，全面加強(qiáng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的使用。如在水產(chǎn)品檢測(cè)活動(dòng)中，可通過(guò)采用遺傳算法進(jìn)行預(yù)測(cè)。在微生物檢測(cè)活動(dòng)中，還需全面加強(qiáng)載玻片的處理工作，有效避免出現(xiàn)樣本交叉感染的現(xiàn)象。在雞蛋內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)的過(guò)程中，通過(guò)近紅外光譜技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)雞蛋內(nèi)部污染程度的可視化，并建立相應(yīng)的偽彩色圖像，全面加強(qiáng)樣本中菌落總數(shù)光譜信息的定標(biāo)建模工作，有效預(yù)測(cè)雞蛋中的菌落總數(shù)，加強(qiáng)腐敗微生物的監(jiān)測(cè)活動(dòng)[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在食品微生物檢測(cè)活動(dòng)中，加強(qiáng)紅外光譜檢測(cè)技術(shù)的使用，能實(shí)現(xiàn)無(wú)損、多組、分組同時(shí)檢測(cè)，應(yīng)用的范圍相對(duì)較廣，在未來(lái)有很好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)食品檢測(cè)活動(dòng)中，加強(qiáng)近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)的使用，能有效提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，降低檢測(cè)的成本。在近紅外光譜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，則需要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，綜合時(shí)代發(fā)展，不斷優(yōu)化創(chuàng)新食品檢測(cè)的相關(guān)理念和技術(shù)，提升食品檢測(cè)的能力與 水平。