基于近紅外光譜技術(shù)的食品安全檢測(cè)及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量逐步提升，食品的種類也更加多元化、個(gè)性化。為保證人們吃到安全放心的食品，保障消費(fèi)者的權(quán)益，相關(guān)部門需要加強(qiáng)對(duì)食品的檢測(cè)力度。近紅外光譜技術(shù)具有簡(jiǎn)單、快速、高效和環(huán)保等特點(diǎn)，受到檢測(cè)單位的重視，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在食品安全檢測(cè)中。

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了近紅外光譜技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用效果。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是利用傳統(tǒng)化學(xué)分析法與近紅外光譜技術(shù)對(duì)蘋果質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)近紅外光譜技術(shù)對(duì)病變果的檢測(cè)準(zhǔn)確率為100%;第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是利用傳統(tǒng)化學(xué)分析法和近紅外反射光譜技術(shù)對(duì)稻米中直鏈淀粉含量進(jìn)行測(cè)定，最后發(fā)現(xiàn)兩種方法得到的結(jié)果無(wú)顯著差別。通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可知，近紅外光譜技術(shù)檢測(cè)準(zhǔn)確度高，且操作方便，可以替代傳統(tǒng)的檢測(cè)分析方法。

一、近紅外光譜技術(shù)原理

近紅外光（NIR）是介于可見(jiàn)光（VIS）和中紅外光（MIR）之間的電磁波。近紅外光譜可記錄入C-H、O-H、N-H等基團(tuán)中紅外基頻震動(dòng)的倍頻和合頻信息，幾乎所有有機(jī)物的一些主要結(jié)構(gòu)和組成都可以在其近紅外光譜中找到信號(hào)，獲取特定的吸收特征，這些特征為近紅外光譜的定性和定量分析提供依據(jù)。比如，用連續(xù)改變頻率的近紅外光照射某樣品時(shí)，通過(guò)試樣后的近紅外光線在某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)會(huì)變?nèi)?，透射出?lái)的紅外光線就會(huì)攜帶有機(jī)物組分和結(jié)構(gòu)的信息。通過(guò)檢測(cè)器分析透射或反射光線的光密度， 就可以確定該組分的含量。

近紅外光譜技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，比如操作方便，不需要大量的樣品前處理，也不需要任何化學(xué)試劑，便可以通過(guò)透射、反射等方式對(duì)氣體、液體等不同樣品進(jìn)行無(wú)損檢測(cè);可以及時(shí)、快捷地對(duì)多組分樣品進(jìn)行檢測(cè)，幾分鐘甚至幾秒鐘便可完成測(cè)定，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間;可以進(jìn)行定性和定量檢測(cè)，比如可以通過(guò)定性功能確定食品的類別或品質(zhì)等級(jí)，并可進(jìn)行食品真假和不同產(chǎn)地的鑒別，通過(guò)定量可以得到相對(duì)誤差小于0.5%的測(cè)量結(jié)果。

二、利用近紅外光譜技術(shù)測(cè)定蘋果質(zhì)量

一般對(duì)蘋果質(zhì)量的評(píng)定是根據(jù)蘋果的顏色、大小、形狀、軟硬、傷痕等來(lái)確定，另外蘋果的脆度、酸甜度、蟲(chóng)害等也會(huì)直接影響其質(zhì)量，但感官檢測(cè)無(wú)法直接檢測(cè)蘋果內(nèi)部的病蟲(chóng)害情況，而近紅外光譜技術(shù)可以確定這些參數(shù)。

1.實(shí)驗(yàn)材料。選取成熟度相同、無(wú)機(jī)械損傷的疑似水心病蘋果及好果，放在室溫下24h，保證溫度相同。在其中隨機(jī)挑選60個(gè)蘋果依次編號(hào)，用于實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。

2.試驗(yàn)方法。（1）判定蘋果病變。感官評(píng)價(jià)：選取10名果農(nóng)和蔬果銷售人員，讓他們根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)從大小、形狀、光澤三個(gè)維度對(duì)60個(gè)蘋果進(jìn)行鑒定，評(píng)定出好果、病變果、疑似病變果，綜合每個(gè)人的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，形成感官評(píng)價(jià)結(jié)果（見(jiàn)表1）。

近紅外光譜技術(shù)測(cè)定：利用近紅外光譜技術(shù)對(duì)60個(gè)蘋果進(jìn)行測(cè)定，得到對(duì)蘋果的紅外光譜技術(shù)測(cè)定評(píng)價(jià)結(jié)果（見(jiàn)表2）。

（2）結(jié)果對(duì)比。在試驗(yàn)后對(duì)60個(gè)編號(hào)蘋果按順序依次切開(kāi)，記錄對(duì)應(yīng)編號(hào)的病變情況。結(jié)果顯示，4、6、10、25、29、31、39、42和55為病變果。

感官測(cè)試時(shí)，通過(guò)蘋果大小預(yù)測(cè)出的疑似病變果數(shù)字編號(hào)為10、25、26、42、44，不確定果的數(shù)字編號(hào)為4、12、17、20、33、39;通過(guò)蘋果形狀預(yù)測(cè)出的疑似病變果數(shù)字編號(hào)為4、6、10、13、45，不確定果的數(shù)字編號(hào)為1、3、15、47、57;通過(guò)蘋果色澤預(yù)測(cè)出的疑似病變果數(shù)字編號(hào)為2、5、6、19、20、22、24、26、44，不確定果的數(shù)字編號(hào)為17、18、31、42、56。

通過(guò)近紅外技術(shù)對(duì)蘋果進(jìn)行檢測(cè)，得出的疑似病變果數(shù)字編號(hào)為4、6、10、25、29、31、39、42、55，無(wú)不確定病變果。

通過(guò)對(duì)比可知，感官評(píng)價(jià)中，通過(guò)觀察蘋果大小選出的病變果的準(zhǔn)確度百分比為33%;通過(guò)觀察蘋果形狀選出的病變果的準(zhǔn)確度百分比為33%;通過(guò)觀察蘋果色澤選出的病變果的準(zhǔn)確度百分比為11%。而通過(guò)近紅外光譜技術(shù)測(cè)出的病變果的準(zhǔn)確度為100%，說(shuō)明該技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果十分準(zhǔn)確。

三、利用近紅外光譜技術(shù)

測(cè)定稻米中直鏈淀粉含量

稻米的食用品質(zhì)與理化性質(zhì)有關(guān)，包括蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量、水分、脂肪、糊化溫度等，其中直鏈淀粉含量是主要的影響因素，因此測(cè)定稻米中直鏈淀粉含量尤為重要。在采用傳統(tǒng)的化學(xué)分析法和近紅外光譜技術(shù)前，先選取品種相同、一年產(chǎn)、完整良好及無(wú)病變稻米30份，放于室溫條件下干燥備用。

1.傳統(tǒng)化學(xué)分析法。稱取100mg樣品放于100mL容量瓶中，加入95%的乙醇1mL，輕輕搖動(dòng)容量瓶，使樣品濕潤(rùn)、分散，再加入1.00mol/L氫氧化鈉溶液9.0mL。將容量瓶放置于沸水中，15min后取出，在室溫下靜置2h，向容量瓶中加入蒸餾水至刻度線。取出5mL樣品溶液移到100mL容量瓶中，加入1.00mol/L乙酸溶液1mL、碘液1.5mL，充分搖勻后加入蒸餾水定容，靜置20min。以5mL的0.09moL/L氫氧化鈉溶液代替樣品作空白溶液。在620nm處測(cè)量溶液吸光值，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中直鏈淀粉含量（見(jiàn)表3）。

2.近紅外反射光譜技術(shù)。參照劉文麗等的方法，用近紅外反射光譜技術(shù)對(duì)稻米中的直鏈淀粉含量進(jìn)行測(cè)定（見(jiàn)表4）。

通過(guò)對(duì)兩種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩種方法得到的結(jié)果無(wú)顯著差別，說(shuō)明近紅外光譜技術(shù)可應(yīng)用于快速檢測(cè)稻米中的直鏈淀粉含量。

綜上所述，近紅外光譜分析技術(shù)具有操作方便、無(wú)損檢測(cè)、檢測(cè)速度快及分析成本低等優(yōu)點(diǎn)，且應(yīng)用時(shí)不需要化學(xué)試劑、不需要樣品前期處理，還可以進(jìn)行定性和定量分析。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該技術(shù)的檢測(cè)準(zhǔn)確率非常高，基本不存在誤檢風(fēng)險(xiǎn)，可以替代傳統(tǒng)的檢測(cè)分析方法。

作者簡(jiǎn)介：李海燕（1975-），女，山東濟(jì)南人，碩士研究生，副高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橘|(zhì)量管理。