红外光谱技术在食品检测中的应用

时间：2024-12-24

        常言道：“民以食为天，食以安为先”，食品的质量与安全问题与广大人民群众的身体健康与生命安全息息相关，同时对经济的发展、社会的稳定也有着重要的影响。然而近年来，食品安全问题却总是在困扰着人们，带来的后果就是对我国的食品检测机制逐渐失去了信心。一个个令人恐惧的例子依然清晰：苏丹红、地沟油、瘦肉精、毒奶粉等等，这些都是被曝光出来的，引起了社会广泛的争议，可还有很多并不被人们所知的，正在悄然危害广大人民群众的身心健康。人们有理由怀疑我国的食品检测，有理由对食品失去信赖。亡羊补牢，为时未晚。由于检测方法、标准、法规都与先进国家有一定的差距， 目前寻求一种理想、安全、经济、准确、方便的检测方法势在必行。红外光谱技术应用于食品安全检测虽然较短， 但其特点显著：低成本高效率， 操作便捷， 环保等等， 这些都使其在这一领域将有很大的前景。 
　　1.红外光谱分析技术简介 
　　食品分析检测在食品生产加工过程中占有重要地位。化学测定法使用简便，但其中含有污染环境的成分；而高成本、高素质要求则使得现代检测难以大众化。针对此困境，红外光谱技术应运而生，它凭借快速、简便、环保等**特点在食品行业得到广泛应用。 
　　红外光谱技术，即利用红外光和分子作用所产生的分子振动的原理， 来记录分子吸收红外光之后所呈现的振动模式。记录吸收光的相对强度对红外光波长所得的谱图，就是红外光谱。红外光谱根据波长分为3个区域，分别是近红外（Near Infrared），波长为0.75～2.5μm，波数为13334～4000cm-1；中红外（Middle Infrared），波长为2.5～25μm，波数为4000～400cm-1；远红外（Far Infrared），波长为25～1000μm，波数为400～10cm-1。研究和应用较多的区域，是中红外区域，所以正常情况提到的红外光谱即为中红外区的红外光谱。 
　　2.红外光谱技术检测原理 
　　红外光谱技术检测的原理，就是运用红外光谱法检测**物，通过红外光谱仪发出红外光线，并将其照射到待检测物体的表面。**物由于吸收特性就会吸收红外光，从而产生红外光谱图。根据光谱图，技术人员就可以找到电脑内存中与吸收峰相对应的化学基团数据库。红外光谱中谱峰的位置、数目、吸收强度、形状均与化合物的结构和所处状态有关，结构、状态不同，谱峰则不同。因此，根据**化合物的结构或官能团，与红外光谱之间的关系，可以定性分析**化合物。 
　　不仅如此，红外光谱还可用于定量分析，在郎伯-比尔（Lambert-Beer）定律的理论基础上，iCAN9傅立叶红外光谱仪含有可供选择的特征波长，因此，不管是气体、液体，还是固体，都可通过红外光谱进行定量分析。 
　　3.食品检测中红外光谱技术的运用 
　　3.1定量检测 
　　凭借高效、便捷、环保等优势，红外光谱技术在食品行业有广泛的运用。然而仅仅依靠红外光谱是不能完成对样品的分析和检测的，还需要通过化学计量学方法，对其进行提取特征，并建立恰当的模型，较终才能实现定性、定量分析。 
　　针对食品中反式脂肪酸含量测定，余丽娟等人找到了一种测定方法。使用盐酸酸解处理含有脂肪酸的食品，经过**溶剂的萃取后，使用傅立叶变换红外光谱仪，定量反式脂肪酸的特征峰，吸收峰的面积与反式脂肪酸含量之间的关系是呈线性相关的，根据此可以快速测定，回收率为89.26%～106.51%，相对标准偏差为2.29%。
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　　对于同样的测定内容，肖飞燕等人寻找出了另外一种方法。运用氯仿-甲醇提取法或索氏提取法，对食品中的脂肪进行提取，甲醇-BF3会将其快速甲酯化，然后采用Avatar370傅立叶变换红外光谱，定性定量分析反式脂肪酸，回收率达到89.5%～103.3%，相对标准偏差1. 80%。这种方法对一般食品营养标签的测定都适用。 
　　根据上面介绍的方法，抽取我国市场上的饼干、巧克力、涂抹奶油、冰淇淋、派和蛋糕、薯片和薯条等六大类食品中的20种样品，测定其中的反式脂肪酸。测定结果显示，其中有16种检出样品，其反式脂肪酸的含量在0.18%～10.34%之间，而在抽取的样品类别中，反式脂肪酸含量较高的食品类别则是涂抹奶油、蛋黄派和威化饼干。 
　　3.2检测食品中有毒有害成分 
　　食品中的添加剂的使用情况，一直是人们所关心和重视的。尤其是一些对人体健康有害的添加剂，其使用情况必须得到严格的控制。 
　　测定奶粉中防腐剂苯甲酸钠的含量，回瑞华等人想到采用红外示差光谱对其进行定量分析。将溴化钾-奶粉的红外谱图，从溴化钾-苯甲酸钠红外谱图中减去，从而得到特征分析峰，波数为1555cm-1， 在该条件下测定浓度等梯度变化的标准固态溶液的吸光度。以浓度为横坐标， 吸光度数值为纵坐标，绘制工作曲线，结果发现，浓度在0～2.5mg/g 范围内时，苯甲酸钠的吸光度与浓度之间是线性相关的， 由此根据标准曲线法，可以对其进行定量分析。测定出回收率是103.6%，RSD小于1.2。对于这样的便捷操作过程，能够有这样的数据结果，准确度、度都是让人满意和欢喜的。 
　　史永刚等人对水中**污染物的近红外光谱进行讨论分析， 发现**污染物不同，则其在近红外光谱区表现出的特征也是不同的。结合化学计量学技术，抓住该特征，则可以快速鉴别出**污染物。 
　　3.3评定食品内部质量 
　　通过红外技术，就可以对这些参数进行快速准确的测量。例如苹果中的水心病，这在苹果中是常见的一种生理失调症状，多发在果核周围， 呈辐射状。通过近红外光对其进行检测， 就得到了连续光谱，将苹果的病变程度清晰直观的展现出来。 
　　何东健等人运用近红外分光法，对水果内部品质的基本原理和检测流程进行检测。检测结果显示，不仅水果的糖度、酸度被清楚检测， 并且其内部缺陷也难以藏身， 这些正是符合在线检测水果内部品质的要求。这些技术，对果农的采摘、销售，顾客的权益，都起着非常重要的作用。 
　　4.结语 
　　现代红外光谱分析，集众家之所长：光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术以及基础测试技术。红外光谱在工业领域中的应用全面展开，有关红外光谱的研究越来越多，红外光谱技术已经成为发展*、前景光明的一门立的分析技术。随着科学技术与分析方法的进一步发展，红外光谱分析技术在食品安全检测领域将会具有更加广阔的前景。 [科] 
　　【参考文献】 
　　[1]姚家彪，赵颖.红外光谱在食品安全检测中的应用[J].现代仪器，2006，12（2）. 
　　[2]刘崇华，黄宗平.光谱分析仪器使用与维护[M].北京： 化学工业出版社，2010. 
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　　[4]肖飞燕，袁慧君，傅红.傅立叶变换红外光谱法分析市售食品中反式脂肪酸[J].福建分析测试，2013，22（6）. 
　　[5]何东健等.水果内部品质在线近红外分光检测装置及试验[J].农业工程学报，2001，17（1）. 
　　[6]回瑞华，侯冬岩，关崇新等.红外光谱法测定奶粉中苯甲酸纳的含量[J].食品科学，2003（8）. 
　　[7]史永刚，冯新泸，孙萍等.水中**污染物的近红外光谱快速鉴别，光谱实验室，2005，22（3）. 
　　[8]何东健等.水果内部品质在线近红外分光检测装置及试验[J].农业工程学报，2001，17（1）.

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