紅外光譜技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

趙磊

紅外光譜分析技術(shù)在20世紀(jì)90年代末開始了較為廣泛的應(yīng)用，在此發(fā)展背景下，人們研發(fā)出了更為先進(jìn)的紅外光譜技術(shù)。近紅外光譜技術(shù)因其能定性、定量且快速有效地分析有機(jī)物而備受人們的青睞，目前，近紅外光譜分析在我國的各個(gè)領(lǐng)域都可以看到，尤其在食品領(lǐng)域，紅外光譜分析發(fā)揮了十分重要的作用，比傳統(tǒng)的食品檢測(cè)更加環(huán)保，同時(shí)效率更快，準(zhǔn)確率更高。

紅外光譜技術(shù)的原理

當(dāng)一個(gè)連續(xù)波長的紅外光通過一個(gè)物質(zhì)時(shí)，該物質(zhì)分子中一個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率可以保持與紅外光的振動(dòng)頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相同，該分子吸收能量，并從原來的基態(tài)振動(dòng)能級(jí)向更高的能級(jí)過渡。分子吸收紅外輻射后，發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，此時(shí)波長的光為物質(zhì)吸收。因此，紅外光譜實(shí)際上是一種根據(jù)分子內(nèi)原子的相對(duì)振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)信息來識(shí)別和分析化合物的方法。

紅外光譜技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

紅外光譜技術(shù)是一種利用光譜學(xué)監(jiān)測(cè)食品組成成分及性質(zhì)變化的技術(shù)。紅外光譜儀器一般由光源和單色器兩部分組成，每個(gè)零件都有著它們特定的功能。所以在對(duì)紅外光譜儀器的設(shè)計(jì)和組裝過程中，一定要確保每個(gè)組件的性能都保持原本的完好性。由于組件的不同，用途也大不相同，所以紅外光譜儀器可以劃分為很多類，不同的光源代表了它們不同的用途。紅外光譜技術(shù)特點(diǎn)：①紅外光譜技術(shù)可以有效避免對(duì)樣品的損害。該技術(shù)利用光纖傳播的方式來檢測(cè)樣品的情況是否異常，尤其當(dāng)樣品為活體時(shí)，相對(duì)于其他檢測(cè)技術(shù)，紅外光譜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。②分析效率高。在過去的食品檢測(cè)中，由于技術(shù)的落后，經(jīng)常要在檢測(cè)前先對(duì)食品進(jìn)行預(yù)處理，然后才可以對(duì)食品進(jìn)行檢測(cè)。而運(yùn)用紅外光譜技術(shù)，不僅不需要對(duì)食品進(jìn)行預(yù)處理，還能大大縮短食品檢測(cè)時(shí)間。③傳輸性能較高。紅外光譜技術(shù)應(yīng)用的是紅外光，其特點(diǎn)是可以在光導(dǎo)纖維中傳導(dǎo)，對(duì)今后多傳輸通道的發(fā)展具有重要的意義。④節(jié)能環(huán)保。紅外光可以直接檢測(cè)食品，不但免去了很多繁瑣步驟，節(jié)省了資源，還不會(huì)對(duì)外界環(huán)境產(chǎn)生影響，環(huán)保性能突出，符合我國綠色環(huán)保的主題。

紅外光譜技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

在對(duì)于混合物以及純化物的檢測(cè)中進(jìn)行應(yīng)用。其實(shí)紅外光譜指紋特點(diǎn)相對(duì)來說會(huì)比較的明顯，在使用紅外光譜檢測(cè)技術(shù)的過程中一般來說可以對(duì)于被檢測(cè)物質(zhì)中所出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)上以及成分含量的變化都進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)在使用此技術(shù)對(duì)于純化物進(jìn)行檢測(cè)可以通過對(duì)于紅外光譜中所體現(xiàn)的明顯的差異進(jìn)行體現(xiàn)，我們可以通過對(duì)于直接觀察的方法直接通過對(duì)紅外光譜圖的變化進(jìn)行一定的區(qū)分和辨別。而對(duì)于混合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，由于其本身結(jié)構(gòu)以及成分的復(fù)雜想，因此直接通過對(duì)于紅外光譜涂的差異進(jìn)行觀察無法對(duì)其進(jìn)行判斷，這時(shí)候就需要借助一些分辨性相對(duì)來說比較強(qiáng)的技術(shù)來對(duì)于混合物進(jìn)行檢測(cè)。

近代光譜技術(shù)的應(yīng)用。隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，食品安全問題越來越受到社會(huì)各界的重視，食品質(zhì)量的好壞直接影響到人們的身體健康，因此，尋找一種能夠?qū)Ω鞣N食品進(jìn)行快速無損檢測(cè)的分析技術(shù)成為人類社會(huì)迫切需求。例如，人們?nèi)粘Ｉ畋匦杵肥秤糜唾|(zhì)量的檢測(cè)。近紅外光譜分析技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)食用油中各種脂肪酸含量的測(cè)定，對(duì)調(diào)和食用油成分的定性分析，從而保障食用油質(zhì)量安全，杜絕劣質(zhì)油品和地溝油的出現(xiàn)。對(duì)于嬰幼兒生活必需食品奶粉質(zhì)量的檢測(cè)，近紅外光譜技術(shù)可以對(duì)摻假奶粉成分進(jìn)行快速檢測(cè)，例如，對(duì)奶粉中大豆蛋白、尿素和淀粉摻入情況的定性或定量分析測(cè)定。近紅外光譜技術(shù)除了可以對(duì)食用油和奶粉品質(zhì)和成分的快速檢測(cè)外，還可以對(duì)新鮮水果中果糖、蔗糖、可溶性固形物和農(nóng)藥殘留進(jìn)行定量分析，對(duì)果實(shí)品種、果實(shí)成熟度、有病蟲害的二次果和損傷果進(jìn)行定性識(shí)別。對(duì)于日常生活中必不可少的肉類食品，近紅外光譜技術(shù)還可以對(duì)肉食品的新鮮度進(jìn)行檢測(cè)。

定量測(cè)試檢測(cè)應(yīng)用。在對(duì)現(xiàn)階段的食品樣品檢測(cè)過程中對(duì)樣品檢測(cè)的需求很難僅僅依靠紅外光譜技術(shù)自身進(jìn)行完成，因此在此過程中就需要更多的借助相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量學(xué)的方法或者是其他的檢測(cè)技術(shù)和軟件來進(jìn)行綜合性的檢測(cè)。同時(shí)在檢測(cè)過程中，對(duì)于試樣品特征的提取以及模型的建立過程中就需要更多的使用化學(xué)計(jì)量學(xué)的方法來進(jìn)行。其中紅外光譜技術(shù)在定量檢測(cè)中主要應(yīng)用在對(duì)于油脂類食品的品質(zhì)解析項(xiàng)目過程中，而想要更好的對(duì)食品樣品中的油脂脂肪酸的不飽和程度進(jìn)行判斷，就需要更多的利用碘值來進(jìn)行，而對(duì)酸敗程度進(jìn)行檢測(cè)則需要更多的借助酸值來進(jìn)行，食品的氧化程度進(jìn)行分析需要借助氧化值來進(jìn)行，對(duì)食品的質(zhì)量進(jìn)行判斷可以通過對(duì)食品油中飽和脂肪酸以及不飽和脂肪酸兩者含量來進(jìn)行測(cè)定。在對(duì)于以上相關(guān)測(cè)定數(shù)值進(jìn)行檢測(cè)的過程中需要更多的常規(guī)的測(cè)定的方法來進(jìn)行，同時(shí)還需要使用到大量的化學(xué)驗(yàn)樣品還需要大量的食品樣品，但在測(cè)定的時(shí)間上也無法保持固定，需要耗費(fèi)大量的人力物力以及財(cái)力。通過化學(xué)計(jì)量學(xué)的方法將其和紅外光譜技術(shù)構(gòu)建校正模型兩者技術(shù)相結(jié)合可以更好地對(duì)以上的指標(biāo)進(jìn)行快速的檢測(cè)，在對(duì)于檢測(cè)成本和時(shí)間進(jìn)行節(jié)省的同時(shí)，還能夠?qū)τ跈z測(cè)的效率以及準(zhǔn)確性都進(jìn)行提高。

進(jìn)行定性鑒別。在對(duì)進(jìn)行定性鑒別的過程中會(huì)更多的利用FTIR食品檢測(cè)基礎(chǔ)，主要會(huì)對(duì)于銀耳，黑木耳以及黑牛肝菌三種食用菌來進(jìn)行檢測(cè)，可以更好的通過其光譜反應(yīng)之間存在的差異來進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于這三種食用菌樣品紅外光譜技術(shù)所得出的光譜圖進(jìn)行分析我們可以更好的發(fā)展就是和黑木耳和銀耳量兩者之間接近度會(huì)非常的高，但是黑牛肝菌譜峰和以上兩者也就是銀耳和黑木耳兩者的譜峰之間所存在的差異相對(duì)來說比較明顯。在檢測(cè)過程中我們可以更多地通過對(duì)于吸收強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而對(duì)黑木耳和銀耳兩者進(jìn)行區(qū)分。在對(duì)于道地山藥和普通山藥兩者之間所存在的細(xì)微差別進(jìn)行區(qū)分。二線線性投影圖是聚類分析的主要形式，在使用此技術(shù)進(jìn)行分析的過程中我們可以通過二線線性投影圖進(jìn)行使用以及分析的過程中，其所選的結(jié)果來相對(duì)來說會(huì)更加的直觀，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于聚類所用明確區(qū)分的效果。其實(shí)紅外光譜技術(shù)在發(fā)展過程中逐漸的吸收越來越多的技術(shù)，并對(duì)于自身所存在的缺陷住處進(jìn)行改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的發(fā)展。其中紅外光譜技術(shù)在發(fā)展過程中主要吸收了化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)、基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及光譜測(cè)量技術(shù)等，其本身測(cè)量迅速、方便、無損耗、綠色無污染、效率高、成本低等特點(diǎn)已經(jīng)逐漸的凸顯出來，這對(duì)于很多食品檢測(cè)研究學(xué)者來說是一個(gè)很好的方向選擇。

紅外光譜技術(shù)可以提高食品安全檢測(cè)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。然而，在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域，紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用還沒有達(dá)到極限。只有通過進(jìn)一步的研究，才能為食品安全質(zhì)量檢測(cè)的持續(xù)發(fā)展提供有力的支持和更好的協(xié)助。