食品檢測中紅外光譜技術的運用

【摘 要】隨著生活水平的提高，人們對食品的質量安全越來越關注。檢驗檢測就是重要的大門守衛，為人們把守食品安全的大門。紅外光譜技術，雖然在食品檢測應用方面時間較短，但成效顯著。本文對紅外光譜技術及其運用進行了簡要的介紹和分析探討。

【關鍵詞】食品檢測；紅外光譜技術；運用

0.引言

常言道：“民以食為天，食以安為先”，食品的質量與安全問題與廣大人民群眾的身體健康與生命安全息息相關，同時對經濟的發展、社會的穩定也有著重要的影響。然而近年來，食品安全問題卻總是在困擾著人們，帶來的后果就是對我國的食品檢測機制逐漸失去了信心。一個個令人恐懼的例子依然清晰：蘇丹紅、地溝油、瘦肉精、毒奶粉等等，這些都是被曝光出來的，引起了社會廣泛的爭議，可還有很多并不被人們所知的，正在悄然危害廣大人民群眾的身心健康。人們有理由懷疑我國的食品檢測，有理由對食品失去信賴。亡羊補牢，為時未晚。由于檢測方法、標準、法規都與先進國家有一定的差距， 目前尋求一種理想、安全、經濟、準確、方便的檢測方法勢在必行。紅外光譜技術應用于食品安全檢測雖然較短， 但其特點顯著：低成本高效率， 操作便捷， 環保等等， 這些都使其在這一領域將有很大的前景。

1.紅外光譜分析技術簡介

食品分析檢測在食品生產加工過程中占有重要地位。化學測定法使用簡便，但其中含有污染環境的成分；而高成本、高素質要求則使得現代檢測難以大眾化。針對此困境，紅外光譜技術應運而生，它憑借快速、簡便、環保等突出特點在食品行業得到廣泛應用。

紅外光譜技術，即利用紅外光和分子作用所產生的分子振動的原理， 來記錄分子吸收紅外光之后所呈現的振動模式。記錄吸收光的相對強度對紅外光波長所得的譜圖，就是紅外光譜。紅外光譜根據波長分為3個區域，分別是近紅外（Near Infrared），波長為0.75～2.5μm，波數為13334～4000cm-1；中紅外（Middle Infrared），波長為2.5～25μm，波數為4000～400cm-1；遠紅外（Far Infrared），波長為25～1000μm，波數為400～10cm-1。研究和應用最多的區域，是中紅外區域，所以正常情況提到的紅外光譜即為中紅外區的紅外光譜。

2.紅外光譜技術檢測原理

紅外光譜技術檢測的原理，就是運用紅外光譜法檢測有機物，通過紅外光譜儀發出紅外光線，并將其照射到待檢測物體的表面。有機物由于吸收特性就會吸收紅外光，從而產生紅外光譜圖。根據光譜圖，技術人員就可以找到電腦內存中與吸收峰相對應的化學基團數據庫。紅外光譜中譜峰的位置、數目、吸收強度、形狀均與化合物的結構和所處狀態有關，結構、狀態不同，譜峰則不同。因此，根據有機化合物的結構或官能團，與紅外光譜之間的關系，可以定性分析有機化合物。

不僅如此，紅外光譜還可用于定量分析，在郎伯-比爾（Lambert-Beer）定律的理論基礎上，紅外光譜含有可供選擇的特征波長，因此，不管是氣體、液體，還是固體，都可通過紅外光譜進行定量分析。

3.食品檢測中紅外光譜技術的運用

3.1定量檢測

憑借高效、便捷、環保等優勢，紅外光譜技術在食品行業有廣泛的運用。然而僅僅依靠紅外光譜是不能完成對樣品的分析和檢測的，還需要通過化學計量學方法，對其進行提取特征，并建立恰當的模型，最終才能實現定性、定量分析。

針對食品中反式脂肪酸含量測定，余麗娟等人找到了一種測定方法。使用鹽酸酸解處理含有脂肪酸的食品，經過有機溶劑的萃取后，使用傅立葉變換紅外光譜儀，定量反式脂肪酸的特征峰，吸收峰的面積與反式脂肪酸含量之間的關系是呈線性相關的，根據此可以快速測定，回收率為89.26%～106.51%，相對標準偏差為2.29%。

對于同樣的測定內容，肖飛燕等人尋找出了另外一種方法。運用氯仿-甲醇提取法或索氏提取法，對食品中的脂肪進行提取，甲醇-BF3會將其快速甲酯化，然后采用Avatar370傅立葉變換紅外光譜，定性定量分析反式脂肪酸，回收率達到89.5%～103.3%，相對標準偏差1. 80%。這種方法對一般食品營養標簽的測定都適用。

根據上面介紹的方法，抽取我國市場上的餅干、巧克力、涂抹奶油、冰淇淋、派和蛋糕、薯片和薯條等六大類食品中的20種樣品，測定其中的反式脂肪酸。測定結果顯示，其中有16種檢出樣品，其反式脂肪酸的含量在0.18%～10.34%之間，而在抽取的樣品類別中，反式脂肪酸含量較高的食品類別則是涂抹奶油、蛋黃派和威化餅干。

3.2檢測食品中有毒有害成分

食品中的添加劑的使用情況，一直是人們所關心和重視的。尤其是一些對人體健康有害的添加劑，其使用情況必須得到嚴格的控制。

測定奶粉中防腐劑苯甲酸鈉的含量，回瑞華等人想到采用紅外示差光譜對其進行定量分析。將溴化鉀-奶粉的紅外譜圖，從溴化鉀-苯甲酸鈉紅外譜圖中減去，從而得到特征分析峰，波數為1555cm-1， 在該條件下測定濃度等梯度變化的標準固態溶液的吸光度。以濃度為橫坐標， 吸光度數值為縱坐標，繪制工作曲線，結果發現，濃度在0～2.5mg/g 范圍內時，苯甲酸鈉的吸光度與濃度之間是線性相關的， 由此根據標準曲線法，可以對其進行定量分析。測定出回收率是103.6%，RSD小于1.2。對于這樣的便捷操作過程，能夠有這樣的數據結果，準確度、精確度都是讓人滿意和歡喜的。

史永剛等人對水中有機污染物的近紅外光譜進行討論分析， 發現有機污染物不同，則其在近紅外光譜區表現出的特征也是不同的。結合化學計量學技術，抓住該特征，則可以快速鑒別出有機污染物。

3.3評定食品內部質量

通過紅外技術，就可以對這些參數進行快速準確的測量。例如蘋果中的水心病，這在蘋果中是常見的一種生理失調癥狀，多發在果核周圍， 呈輻射狀。通過近紅外光對其進行檢測， 就得到了連續光譜，將蘋果的病變程度清晰直觀的展現出來。

何東健等人運用近紅外分光法，對水果內部品質的基本原理和檢測流程進行檢測。檢測結果顯示，不僅水果的糖度、酸度被清楚檢測， 并且其內部缺陷也難以藏身， 這些正是符合在線檢測水果內部品質的要求。這些技術，對果農的采摘、銷售，顧客的權益，都起著非常重要的作用。

4.結語

現代紅外光譜分析，集眾家之所長：光譜測量技術、化學計量學技術、計算機技術以及基礎測試技術。紅外光譜在工業領域中的應用全面展開，有關紅外光譜的研究越來越多，紅外光譜技術已經成為發展迅速、前景光明的一門獨立的分析技術。隨著科學技術與分析方法的進一步發展，紅外光譜分析技術在食品安全檢測領域將會具有更加廣闊的前景。 [科]

【參考文獻】

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