拉曼光譜技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用

□ 張仁正 貴州省食品檢驗(yàn)檢測所

1 拉曼光譜技術(shù)

拉曼光譜技術(shù)是指利用物質(zhì)產(chǎn)生的拉曼散射效應(yīng)，不同物質(zhì)產(chǎn)生獨(dú)特的振動模式，根據(jù)振動模式判斷物質(zhì)中的基因種類，從而實(shí)現(xiàn)對試樣的分析[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，拉曼技術(shù)也得到發(fā)展，傳統(tǒng)的拉曼光譜檢測技術(shù)易受到熒光干擾，新的拉曼光譜可以很好地克服干擾，如傅里葉拉曼光譜、表面增強(qiáng)拉曼光譜、激光共振拉曼光譜和共聚焦顯微拉曼光譜等。

2 拉曼光譜技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用

2.1 拉曼光譜技術(shù)在食品成分檢測中的應(yīng)用

食品中所含成分復(fù)雜且種類十分豐富，常見檢測成分有碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、維生素、核酸等，而傳統(tǒng)檢測方法有高效液相色譜法、氣相色譜法、質(zhì)譜法等。這些檢測方法不僅操作復(fù)雜，需要專業(yè)人員進(jìn)行，樣品前處理要求高，而且不能進(jìn)行無損檢測，拉曼光譜分析技術(shù)可以很好地克服這些缺點(diǎn)，在食品成分分析中發(fā)揮著重要作用[2]。

2.1.1 碳水化合物

碳水化合物是水果中重要組成成分，拉曼光譜可以很容易地檢測其特征基團(tuán)如C=N,C=S,CC鍵等，但是因?yàn)樘妓衔锏姆肿恿看螅之悩?gòu)體分析難度大，所以拉曼光譜在單糖、低聚糖方面的鑒別比較占優(yōu)勢。近年來，各項研究獲得了甘蔗糖、甜菜糖、纖維低聚糖、果糖等小分子碳水化合物的拉曼光譜線，還對摻雜在楓樹糖漿中的甘蔗糖和甜菜糖進(jìn)行了定量分析，檢測準(zhǔn)確度高達(dá)95%。

2.1.2 脂質(zhì)

脂質(zhì)包括油和脂，一般有甘油三酯和脂肪酸組成，拉曼光譜技術(shù)主要檢測脂肪酸組成、含油量及動物脂肪的結(jié)構(gòu)三個方面，可以實(shí)現(xiàn)對油脂品質(zhì)的控制及監(jiān)測，篩選。最早的研究中拉曼技術(shù)就已經(jīng)用于檢測植物油中的順反結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在很多研究都對各類含脂物質(zhì)中脂肪酸含量做了研究，并探究了各種基團(tuán)之間的相關(guān)性以及最優(yōu)峰[3]。

2.1.3 蛋白質(zhì)

作為六大營養(yǎng)素之一的蛋白質(zhì)，能為人體提供必需的能量和氨基酸，食品中氨基酸的種類和含量更是評價食品營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)，通過研究蛋白質(zhì)，指導(dǎo)人們正確攝取營養(yǎng)。不同食品中蛋白質(zhì)種類和含量差異很大，所以對蛋白質(zhì)的研究也十分困難[4]。隨著檢測標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)分析方法不能滿足檢測要求，拉曼光譜分析方法不僅僅可以通過圖譜中的特征參數(shù)得到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等信息，還可以通過側(cè)鏈微環(huán)境的化學(xué)分析判斷出蛋白質(zhì)所處的環(huán)境變化，如pH、溫度的變化。

2.1.4 維生素

維生素可以根據(jù)其溶解性分為水溶性維生素和脂溶性維生素，研究人員對8種水溶性維生素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明拉曼光譜法對維生素測定具有可行性，檢測高效快速。

2.1.5 色素

因?yàn)楹}卜素類色素在拉曼分析中特征峰值明顯，所以色素檢測中拉曼光譜分析主要應(yīng)用于胡蘿卜素類色素，通過檢測樣品中色素含量，可以判斷蔬果的成熟度，以及內(nèi)部是否腐爛變質(zhì)等。

2.2 拉曼光譜技術(shù)在食品非法添加物檢測中的應(yīng)用

近年來食品安全事件頻頻曝光，食品安全形勢愈發(fā)嚴(yán)峻。一般來說，食品安全問題的產(chǎn)生主要有兩種類型，非法添加物的使用以及食品添加劑的過量添加，如三聚氰胺、蘇丹紅、孔雀石綠等非法添加物。傳統(tǒng)檢測非法添加物的方法有很多缺點(diǎn)，拉曼光譜分析法的優(yōu)點(diǎn)使得其在監(jiān)察部門檢測中得到廣泛應(yīng)用。

2.2.1 牛奶中三聚氰胺的檢測

最早牛奶中蛋白質(zhì)的檢測是使用凱氏定氮法，所以才會有牧民為增加牛奶中含氮量向牛奶中添加三聚氰胺，爆發(fā)了全國關(guān)注的三鹿毒奶粉事件。從那之后，國家對牛奶中三聚氰胺的檢測十分重視，相應(yīng)出臺了國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法，有高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜-質(zhì)譜法，但其檢出限都難以滿足牛奶在收購運(yùn)輸加工過程中的快速檢測要求。趙宇翔等人利用拉曼光譜分析了牛乳中三聚氰胺，檢出限遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)方法，而且分析時間只有幾分鐘，常見的含氮化合物也難以對檢測結(jié)果產(chǎn)生干擾。

2.2.2 蔬果中農(nóng)藥殘留的檢測

蔬果中的農(nóng)藥殘留也是造成人體健康威脅的重要原因，每年因?yàn)檗r(nóng)藥殘留中毒的人不計其數(shù)。目前，拉曼光譜技術(shù)在農(nóng)殘檢測方面取得重大突破。一般來說，農(nóng)殘檢測分為兩個部分，一是將獲得各種蔬果的拉曼光譜圖，在檢測時可以瞬間識別出來；二是獲得標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)藥的拉曼光譜圖，建立數(shù)據(jù)庫和模型，最后在獲得樣品表面的拉曼圖譜后，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫對比對蔬果表面的農(nóng)藥殘留進(jìn)行定性和定量分析。