張漢鵬

摘 要：文章主要綜述了紅外光譜在飲料、肉類、農(nóng)產(chǎn)品和其他食品檢測中的應(yīng)用狀況。紅外光譜可快速檢測食品成分、含量及水果蔬菜的農(nóng)藥殘留等，操作簡單、成本低廉、準確度高，是定性和定量的有利手段，文章亦可為后續(xù)此類應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：紅外光譜；食品；檢測

1 概述

近年來食品安全問題日益凸現(xiàn)，對其進行安全監(jiān)測的各種方法和儀器應(yīng)運而生。其中紅外光譜技術(shù)利用其檢測時間短、分析速度快、操作方便、準確度高且具有環(huán)保、高效的特點而被廣泛應(yīng)用。紅外光譜在飲料，肉類，農(nóng)產(chǎn)品等食品檢測中可準確、方便地檢測到食品中的化學(xué)成分和含量，還可進行食品中農(nóng)藥殘留檢測、摻假的鑒定、內(nèi)部質(zhì)量評定等，是定性與定量分析的有利工具。

2 紅外光譜的使用

食品類型多、品種及其結(jié)構(gòu)繁雜多樣，組成、外觀及性質(zhì)等又較相似，普通化學(xué)方法常常難別真假。而紅外光譜利用其從細微結(jié)構(gòu)處鑒別物質(zhì)的特性，可方便、快速、較為準確的檢測食品成分，而且成本低、環(huán)保、高效，使其在這一領(lǐng)域應(yīng)用廣泛且有很大的前景。

2.1 在飲料檢測中的應(yīng)用

2.1.1 酒類

方利民等[1]采用紅外與Fast ICA算法等結(jié)合的技術(shù)，對傳統(tǒng)測定方法進行了改進，對紅酒中酒精含量、pH值及殘?zhí)橇?，建立了預(yù)測模型，預(yù)測結(jié)果的相關(guān)性和誤差都達到了較理想的效果，也為開發(fā)出更高精度的紅酒酒精含量、pH值、殘?zhí)橇恳约捌渌恍﹨?shù)的檢測儀器提供了依據(jù)和可能。朱宏霞等[2]測定了數(shù)百個樣品黃酒，實驗結(jié)果表明，定標誤差只有0.12%，曲線線性相系數(shù)為99%，可滿足對普通測試工作的需求。

2.1.2 茶類

因具體的加工工藝差異和原料老嫩而使茶葉所含化學(xué)成分及相對含量不同，傅里葉紅外光譜的一階譜圖和二階譜圖的信息結(jié)合起來能區(qū)分不同茶類。張婭玲[3]研究得出，紅外光譜可為不同種類、等級、地區(qū)茶葉的鑒別提供科學(xué)依據(jù)。因各種茶葉所含化學(xué)成分及相對含量不同，各自都有自己獨特的紅外特征，通過比較相對強度及吸收峰的強弱變化規(guī)律，可以進行定性和定量。

圖1為5個黑茶樣品的二階紅外光譜[4]，由此可以明顯的看出各茶葉的不同光譜，利用PLS法建立數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用近紅外光譜，可對茶葉中的咖啡堿、茶多酚和氨基酸進行定量分析。孫耀國等[5]利用類似技術(shù)，對茶葉進行了測定，得到了比較好的效果。在進一步優(yōu)化測定條件的基礎(chǔ)上得到了較好的數(shù)學(xué)模型。

2.1.3 奶類

Shuso[6]在600～1050nm波長范圍，對牛奶品質(zhì)檢測構(gòu)建了紅外測定系統(tǒng)。在對牛奶的主要成分乳糖、蛋白質(zhì)和脂肪的測定和牛奶尿素氮MUN及體細胞個數(shù)的測定中，得到了較好的結(jié)果。韓東海[7]實驗結(jié)果表明，與判別分析技術(shù)相結(jié)合的近紅外光譜技術(shù)，可以很好的鑒別純牛奶中還原奶的摻假現(xiàn)象，實現(xiàn)原料奶的新鮮判別，并能準確的識別摻堿牛奶。

2.2 紅外光譜在肉類檢測中的應(yīng)用

2.2.1 禽畜肉

Osama等[8]對牛肉品質(zhì)的測定中，用中紅外光譜建立了一套測定檢測模型，為肉制品的摻假檢測提供了依據(jù)[9]。牛內(nèi)臟中，尤其肝臟中含有肝糖元，在1200～1000cm-1處的紅譜圖有特征吸收，而瘦肉組織和脂肪中脂肪、蛋白質(zhì)、水分含量也不同，據(jù)此，可將正宗牛肉產(chǎn)品與其他有內(nèi)臟摻雜的樣品很明確的分辨。

2.2.2 水產(chǎn)品

謝雯雯[10]等運用PLS化學(xué)計量學(xué)方法，建立了一套對魚肉新鮮度可進行判斷的近紅外預(yù)測模型，相比于傳統(tǒng)的新鮮度檢測方法，該實驗只需采集樣品魚肉的近紅外光譜數(shù)據(jù)，再代入建立好的近紅外預(yù)測模型，便可獲得樣品魚肉的新鮮度信息，省去了樣品前處理過程和測定過程，節(jié)省了大量的時間和原料。其局限性是進行定量分析時，不能直接采集帶鱗整魚的光譜數(shù)據(jù)。

2.2.3 火腿腸

表1是利用近紅外檢測火腿腸中的蛋白質(zhì)、脂肪和水分與常規(guī)方法的對比，可見利用近紅外檢測火腿腸是可行的。需要注意的是， 每類測定樣本（例如火腿腸類產(chǎn)品或者低溫灌腸類）， 都要建立各自的定標方程。因為肉品在加工過程中添加的脫脂奶粉、蔗糖、抗壞血酸、亞硝酸鹽、乳化劑等添加劑對近紅外吸收都有影響，會影響樣品中蛋白質(zhì)、脂肪和水分含量的測定結(jié)果[11]。

2.3 紅外光譜在農(nóng)產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用

2.3.1 水果

可利用近紅外光譜技術(shù)，對一般水果所含的近紅外活性基團成分，即水分、纖維、碳水化合物等，進行定量分析；因為在近紅外區(qū)域，它們都有特征吸收。李彥文等[12]建立了一套棗仁檢測紅外光譜體系，在1800～960cm-1間，酸棗仁與其偽品滇棗仁的紅外吸收峰的峰數(shù)、峰位、峰形和峰強度等有著明顯的差異，可作為二者的重要區(qū)別。王欣等[13]在近紅外漫透射分析技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了一種水果內(nèi)部品質(zhì)在線分析儀。將其用于鴨梨黑心病的判斷，準確率為0.96，該儀器為在水果品質(zhì)的檢測提供了一種快速簡便廉價的檢測手段，在商檢、質(zhì)檢、海關(guān)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

2.3.2 蔬菜

李文秀[14]用中紅外衰減全反射光譜數(shù)據(jù)，對蔬菜汁液中殘留高殘留農(nóng)藥敵百蟲、敵敵畏進行了研究。結(jié)果表明，農(nóng)藥在蔬菜汁中與在標準試劑中有基本一致的吸收特性，蔬菜上的農(nóng)藥殘留可以用紅外光譜技術(shù)直接進行檢測，通過農(nóng)藥在水中的吸收建立模型模擬其在蔬菜體內(nèi)的吸收，為實現(xiàn)對蔬菜中農(nóng)藥殘留進行快速檢測提供一條可能的途徑。

周向陽[15]等對旋藥科、莧科、菊科等幾十余種蔬菜類中有機磷農(nóng)藥殘留的鑒別進行了紅外光譜法研究。利用含磷基團在倍頻區(qū)的特征吸收和差譜技術(shù)等進行定性定量，取得滿意的鑒別效果，為有機磷農(nóng)藥殘留的快速分析提供一種簡便、快速、可靠的手段。

金同銘[16]通過NIR光譜實驗，定量分析西紅柿中的蔗糖、葡萄糖、果糖的含量，結(jié)果表明用NIR光譜法完全滿足其精度的要求，而且NIR光譜法的分析效率比HPLC法高數(shù)十倍，既不用化學(xué)試劑，亦無需破壞樣品，分析后的西紅柿仍可食用或作商品出售，這在品質(zhì)分析、資源評價及育種中，對大批量樣品的測定、篩選極為有利。對蔬菜表面殘留的氯氰菊酯等，徐琳[17]等用FTIR技術(shù)進行了分析測試。結(jié)果表明，該法測定蔬菜表面農(nóng)藥殘留的靈敏度高于透射光譜法，而且快速、簡便。

2.3.3 谷類

張耀武[18]等對涂有石蠟和摻有礦物油的大米，利用紅外光譜進行了定性鑒別和判偽，該方法在對大米、食用油和瓜子中是否摻加工業(yè)礦物油的鑒定中得到了肯定。

2.4 紅外光譜在其他食品檢測中的應(yīng)用

2.4.1 蜂蜜

生活用品蜂蜜對人體有多種益處，但普通人員憑感官判斷蜂蜜的品質(zhì)有困難，摻假已經(jīng)成為重要問題之一?？蓳饺敕涿壑械钠渌镔|(zhì)有很多，檢測有一定難度。常規(guī)方法費時費力，且有使用限制。紅外光譜可以用于摻假產(chǎn)品的分析檢測，因其能夠從結(jié)構(gòu)上判斷物質(zhì)，即在復(fù)雜的背景中分辨出待測物質(zhì)的細微化學(xué)信息，尤其對食品中低含量物質(zhì)。

S·Sivakesava[19]以一定的增量，分別向菊花蜜、三葉草蜜、蕎麥蜜中分別摻入不同重量的甜菜轉(zhuǎn)化糖，然后室溫下進行傅里葉變換紅外分析，實驗結(jié)果表明，混合物用全反射傅里葉變換紅外進行測定，得到了非常好的結(jié)果，三種蜂蜜的預(yù)測值和實際值間的相關(guān)系數(shù)分別為0.946，0.964和0.956，預(yù)測值標準差在2.1%～4.4%。

2.4.2 油

中國市場上由于橄欖油量少價高，一些經(jīng)銷商為了獲取更大的利益，常常向其中摻雜較便宜的其他油品，導(dǎo)致消費者的利益受到嚴重損害。何優(yōu)選[20]、黃秀麗[21]等對橄欖油和其他油的區(qū)別鑒定做了系統(tǒng)的紅外研究。他們根據(jù)食用油中的主要成分脂肪酸油脂中，多次甲基鏈中兩種健，即C-O和C-H，在紅外譜區(qū)振動頻率和方式差異，反映不同油型信息的特性，采用主成分分析和判別式分析檢測了橄欖油及其它油品菜籽油、葵花油、玉米油等，在1000～1800cm-1和2800～3100cm-1內(nèi)紅外的數(shù)據(jù)特點，利用光譜信息對油型進行聚類分析，實驗結(jié)果表明橄欖油型緊密聚集在一起，與其他油型有明顯區(qū)別。將實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)比較對照，便可對橄欖油的品質(zhì)和摻假行為做出快速準確判定，同時給出定量分析結(jié)果。

3 結(jié)束語

綜上所述，紅外光譜檢測技術(shù)已經(jīng)成為一種方便、快捷、高效的檢測技術(shù)。在與食品有關(guān)的各種樣品的檢測中得到了廣泛使用。尤其在與定性有關(guān)的結(jié)構(gòu)測定中具有其他技術(shù)無法取代的優(yōu)勢。展望未來，相信該技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域必將越來越廣泛。

參考文獻

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