王秀菊

摘 要：由于食品的主要質量指標、微量元素指標、食品安全指標的基頻吸收多處于中紅外波段范圍內，加之中紅外光譜分析技術具備快速、無其他化學藥品消耗、分析樣品無損耗等優(yōu)點，因此中紅外光譜技術在食品品質分析中得到深度應用，有望成為食品品質保證的主要檢測手段。

關鍵詞：中紅外光譜;食品品質分析;食品安全檢測

Abstract：Because of the main quality index， Micronutrient Index and Food Safety Index of food， the absorption of its fundamental frequency is mostly in the mid-infrared band， in addition， mid-infrared spectroscopy has the advantages of rapidity， no consumption of other chemicals and no loss of analytical samples， so the mid-infrared spectrometry technology has been widely used in food quality analysis and is expected to become the main testing method for food quality assurance.

Key words：Mid-infrared spectroscopy; Food quality analysis; Food safety testing

中圖分類號：TS207.3

如今，人們對食品品質的要求已經(jīng)從要求吃飽逐步轉向健康，因此，如何持續(xù)提高食品品質，快速把控食品質量成為食品企業(yè)占領市場的關鍵要素。由于常規(guī)檢測方法較中紅外光譜掃描技術具有耗時長、對人員素質要求較高、檢驗操作復雜等特點，特別是常規(guī)檢驗耗時長，嚴重滯后于生產(chǎn)工藝對結果的時間要求，無法有效的指導生產(chǎn)，所以，生產(chǎn)企業(yè)紛紛采用中紅外光譜掃描技術進行樣品檢測，以便快速作出采購的原料是否接受、是否進入下一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)、以及食品是否投入市場進行銷售的決定。

1 中紅外光譜技術的定量分析

1.1 中紅外光譜技術的定量分析的原理

中紅外圖譜干擾因素較少，可以較好的應用于食品組分的定量分析中。中紅外光譜定量分析的原理主要是朗伯-比爾定律，即物質對某一波長下的光的吸收強弱與吸光物質的濃度、物質的層厚度成正比。據(jù)此，將待測樣品裝入中紅外光譜儀的樣品杯中，通過掃描獲取相應的吸光度，引入中紅外在此波段處的透射率，求得樣品中待測組分的含量。

1.2 中紅外光譜的化學計量學

中紅外光譜技術主要通過對噪音和其他影響因素的濾除進行光譜預處理，并通過數(shù)據(jù)模型，獲得良好的定性或定量效果。目前，常見的建模方法有主成分分析法（PCA）、因子判別分析（FDA）、偏最小二乘法（PLS）、多元線性回歸法（MLR）與人工神經(jīng)網(wǎng)絡法（ANN）等[1]。

2 中紅外光譜技術定性分析

通過與氣相色譜、離子色譜、質譜連用儀、紫外-可見分光光度計、滴定法等檢測技術手段的結合，可提高中紅外光譜分析技術的準確性，強化中紅外光譜技術的定性分析效果。近幾年，國內外利用計算機技術對紅外光譜技術進行了深度研究，中紅外光譜的解譜速度及解譜成功率均得到不同程度的提高，且具備分析時間短、所需樣品量少、樣品完整程度高以及測定便利等優(yōu)勢，中紅外光譜定性技術在當前食品檢測中逐步嶄露頭角。

3 中紅外光譜在食品品質分析中的深度應用

3.1 食品主要組分定量定性分析

食品中的組分含量不僅是判斷食品品質的重要指標，也是改善與鑒別食品真?zhèn)渭凹兌鹊年P鍵切入點。由于，食品行業(yè)市場競爭進入白熱化，低劣、仿造產(chǎn)品相繼出現(xiàn)，食品各行業(yè)協(xié)會為了營造良好的食品生產(chǎn)氛圍，積極采取措施防范假冒偽劣產(chǎn)品擾亂市場，比如建立白酒指紋圖譜，防止仿冒白酒損壞各生產(chǎn)廠家的企業(yè)聲譽。但由于常規(guī)定性方法多采用氣相色譜、氣質色譜等儀器，定性周期長、檢驗成本高，而且儀器設備較昂貴，不利于在食品生產(chǎn)企業(yè)推廣使用。食品主要組分較多，通常需要對各組分進行單獨檢測，耗時較長，阻礙了食品企業(yè)快速實現(xiàn)假冒產(chǎn)品維權。中紅外光譜技術已經(jīng)能夠成功檢測乳制品、白酒、啤酒、葡萄酒、糧食、蔬菜與肉制品等產(chǎn)品中主要組分的含量。食品生產(chǎn)商能在短時間內掌握產(chǎn)品質量，同時防止偽劣產(chǎn)品侵犯自己的權益。另外可通過判斷組分變化情況，達到有效推測產(chǎn)品保質期的目的。如今，中紅外光譜定量檢測技術日益成熟，逐步成為生產(chǎn)企業(yè)控制生產(chǎn)工藝控制的主要手段。同時由于中紅外光譜的快捷便利等特點，其定性、定量技術在食品品質鑒別與食品保質期研究確定中日益發(fā)揮越來越重要的作用。

3.2 食品中微量組分的分析

由于各種微量元素的含量會對不同體質的人群產(chǎn)生不同影響，所以人們在購買食品的過程中，會格外關注食品中微量成分的含量。Soyeurt等[2]利用中紅外光譜技術對牛奶中Ca、K、Mg、Na和P含量進行分析。Basalekou等[3]則通過紅外光譜與最小二乘法判別相結合，對5個不同地區(qū)生產(chǎn)的葡萄酒進行準確鑒別;樹莓果實營養(yǎng)豐富，含有人體必要的氨基酸、礦物質元素、黃酮類化合物及超氧化物歧化酶等多種營養(yǎng)物質，而樹莓酒具有益腎固精、養(yǎng)肝明目的功效[4]。莊洋等[5]建立了測定番茄醬中番茄紅素的數(shù)學模型，結果顯示其預測值與真實值的線性擬合決定系數(shù)為0.959 8，

能較準確地的測定番茄醬中番茄紅素的含量。由于中紅外光譜技術的開發(fā)不同程度的借鑒了化學計量學技術、基礎測試技術、計算機技術以及光譜測量技術，中紅外光譜對分子結構定性技術逐步成熟，迎合了食品中微量元素快速分析的需求。

3.3 食品安全組分分析

隨著人民生活水平的不斷提高，食品安全逐步得到人們的普遍關注，農(nóng)殘、食品添加劑、污染物含量作為影響食品安全的主要因素，借助食品安全快速檢測手段對其進行檢測尤為重要。Sivakesava等[6]研究了用傅里葉變換紅外技術檢測牛奶中四環(huán)素含量的可行性。中紅外光譜掃描技術在農(nóng)藥、食品添加劑、污染物在食品中的殘留量檢測中廣泛應用，對提高食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)食品安全率、保證符合食品安全要求的食品正常入駐市場，市場監(jiān)督管理局實現(xiàn)對食品安全風險的監(jiān)督，起到良好的助推作用。

4 展望

中紅外光譜檢測技術需要借助常規(guī)檢驗手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)建模，才可達到定性定量的目的，但由于對中紅外光譜研究的深入，數(shù)據(jù)庫及其模型已經(jīng)相對完善，模型升級技術也已經(jīng)成熟，中紅外光譜掃描技術已經(jīng)滿足食品生產(chǎn)行業(yè)、食品檢驗行業(yè)以及食品監(jiān)管行業(yè)的檢測設備用需求。

利用中紅外光譜技術對樣品組分進行檢測，對于沒有干擾基質的液體樣品，可以直接進行進樣掃描，以獲取組分含量及組分定性結果，不需要消耗化學試劑，不需要加熱設備及其他輔助設備。具備分析時間短、耗電低、綠色無污染的優(yōu)點，迎合了政府提效率、降耗能、綠色環(huán)保的方向性政策。

中紅外光譜檢測技術在食品品質、食品特性、食品安全等方面已初步展露其獨特優(yōu)勢，其在食品檢測方面的應用深度與廣度還在進一步研究開發(fā)中，隨著中紅外光譜技術的日漸成熟，或將成為食品品質保證的主要檢測手段。

參考文獻：

[1]徐慧榮，王輝君，黃 康，等.PLS和SMLR建模方法在水蜜桃度無損檢驗中的比較研究[J].光譜學與光譜分析，2008，28（11）：523-526.

[2]Soyeurt H，Bruwier D，Romnee J M，et al.Potential estimation of major mineral contents in cow milk using mid-infrared spectrometry[J].Journal of Dairy Science，2009，92（6）：2444-2454.

[3] Basalekou M， Pappas C，Tarantilis P， et al. Wine authentication withfourier transform infrared spectroscopy： A feasibility study on variety，typeof barrel wood and ageing time classification[J].Int J Food Sci Technol，2017，52（6）：1307-1313.

[4]謝玉榮，李 強，王 嬌.紅外光譜技術在食品檢測中的應用[J].食品安全質量檢測學報，2009，10（22）7773-7778.

[5]莊 洋，田盼盼，夏冬梅，等.衰減全反射紅外光譜測定番茄醬中番茄紅素[J].食品科學，2017，38（18）：163-167.

[6]Sivakesava I S，Irudayaraj J.Rapid Determination of Tetracycline in Milk by FT-NIR and FT-MIR Spectroscopy[J].Journal of Dairy Science，2002，85（3）：487-493.