近紅外光譜分析技術在食品檢測中的應用

耿紅玲　陳宜君

作為一種新型分析檢測技術，近紅外光譜檢測技術主要是有效結合了化學基礎測試技術、化學計量學技術、光譜測量技術以及計算機技術。近紅外光譜檢測技術不同于傳統的常規檢測技術，其歸屬于間接分析技術范疇。通過建立校正模型，以定量、定性分析食品樣品。通過調研發現，近紅外光譜分析技術在食品行業、化妝品行業、冶金行業、醫學臨床、石油化工、煙草以及農業等行業中均有所應用。

近紅外光譜分析技術

內涵。近紅外光譜形成的檢測光是處于可見光與中紅外線光間的一種電磁波。其波長范圍通常情況下處于七百五十毫米到兩千六百毫米間。在有機物區域范圍之內，近紅外光譜通常吸收的都是含有氫的基團倍頻和合頻，舉例來說，包括NH、OH、SH以及CH等。含氫的基團是全部有機物中不可獲取的，所以，在近紅外光譜之中均可以發現有關的信號，同時譜圖顯示十分的穩定，也較易獲得光譜。

近紅外光譜可以定性、定量分析食品樣品。通過對紅外光譜與有機化合物的官能團或者是其結構之間的關系可以定性分析有機化合物。同時以郎伯-比爾定律作為分析前提，近紅外光譜的特征波長有諸多，所以，可以利用近紅外光譜對液體、氣體、固體進行定量分析。

特點。（1）樣品制作工序簡便。只需要將樣品加以粉碎即可。不需要提前利用化學試劑處理樣品。亦或是樣品制備工序也可省略。由此就降低了對樣品的傷害，在完成檢測之后，樣品還能夠用于其他工作中。其一方面減少了檢測費用的支出，另一方面也在一定程度上防止破壞環境。（2）傳輸性能優良。在光導纖維中，近紅外光的傳輸性能較為優良，所以其可以滿足在線檢測生產工藝流程的關鍵質量控制點。（3）無損檢測方法。由上述可知，近紅外光譜分析技術不會損害樣品，所以其也稱之為無損檢測技術，特別是在檢測一些活體的時候，其具有顯著的優越性。（4）分析速度較快。近紅外光譜分析技術不需預習處理樣品，通常在一分鐘以內即可完成樣品測量工作。所以近紅外光譜分析技術分析速度較快，分析效率較高，特別是可以在同一時間內檢測樣品的多個組分性質。（5）分析成本比較低廉。近紅外光譜分析技術在對樣品分析的時候只需要數10W電能，能量耗費較小，維護保養成本低廉。（6）有助于保護環境。在使用該技術的過程中，不會污染、破壞環境，所以其可以說是一種綠色環保的檢測手段。

近紅外光譜分析技術在食品中的應用

在果蔬中的分析應用。在果蔬中通常都含有大量的Vc和可溶性較高的固形物。這些物質均可以利用近紅外光譜加以檢測分析。評價水果營養標準的重要指標之一就是Vc，水果種植方式及類型都會影響到Vc的含量。在運輸和儲存果蔬的時候，很容易導致其Vc含量被破壞，因此，在檢測果蔬的過程中，利用近紅外光譜技術對其進行檢測，其選擇的波長通常處于七百毫米到一千二百毫米間，經過對其的三次檢測，分析其存在的誤差，之后選擇誤差最小的檢測結果。而在檢測果蔬中的可溶性固形物時，其選擇的波長通常處于八百五十毫米到一千一百毫米之間，分析其標準差、相關系數等指標。

在肉制品中的分析應用。在肉制品中，近紅外光譜分析技術通常是檢測并評價魚肉制品、羊肉、牛肉以及豬肉的質量與安全。王錫昌等人通過建立PLS校正模型，對魚肉中的蛋白質與水分進行了預測，其R值分別是0.96及0.98。孫淑敏等人利用主成分分析結合線性判別對五大地區的羊肉進行了檢測與區分，其綜合正確率達到百分之九十以上。在分析禽蛋等食品中，吳建虎等人通過應用近紅外光譜分析技術，對雞蛋中的蛋白質含量進行了預測與分析，其R值為0.89。

在牛奶、牛奶制品中的應用。在奶制品方面，近紅外

光譜技術的應用包含兩大類：其一是在線檢測，即在牛奶、

奶制品生產線上利用光纖探頭檢測奶制品樣品。其二是離

線監測，通常是利用紅外反射儀，全反射檢測樣品杯中的

樣品和試管樣品。

通過有效結合光纖技術與近紅外光譜分析技術，可以在線檢測培育類型不同、飼養區域不同的奶牛牛奶中的乳糖、蛋白質、固形物以及脂肪的含量。王彩云等人通過借助PLS校正模型及近紅外透射技術預測了牛奶中的氯霉素殘留含，其R值高達0.9893。王右軍等人，對摻入了植脂末、乳清粉及水解植物蛋白的牛奶進行了檢測，其中預測摻入水解植物蛋白的牛奶的R值為0.969。袁石林等人，利用最小二乘法一支持向量方法及PLS創建了模型，對液體奶中的三聚氰胺的具體含量進行了預測，其R2值為0.9109。王運麗等人通過PLS創建了模型，對紅茶中的四類鄰苯二甲酸酯的具體含量進行了預測，其R2值是0.9879、0.9895、0.9842及0.9927。陳美麗等人有效結合了化學計量法及近紅外光譜分析技術，檢測了包括酸酯類、咖啡堿、茶多酚、兒茶素、氨基酸在內的13種品質成分，其R值均為0.7以上。

在釀造食品的具體應用。一般來講，釀造食品主要有醬油、醋、酒等。這些食品中的還原糖、氮和乙醇等物質均可以利用近紅外光譜分析技術加以檢測。在常規檢測方法中，要在樣品中添加少量的化學試劑才能檢測。而利用近紅外光譜分析技術可以不使用化學試劑進行檢測，其可以直接檢測醬油中的總氮、總酸；酒中的乙醇含量；醋中的總酸含量與還原糖含量等。

在其它食品檢測中的應用。（1）飲料檢測。該技術通常是用來檢測飲料中的有機酸、酸度、咖啡因、果糖等，同時還可以用來判別真偽。（2）咖啡。通常是檢測其中的產地、水分、咖啡因等，同時還包括咖啡的品質。（3）茶葉。利用該技術檢測茶葉中的茶多酚、總氮、水分、咖啡堿等含量。（4）面包和餅干。對餅干、面包中的水分、蛋白質、面筋值、脂肪進行檢測。（5）食用油。對食用油中的酒精、碘值、葡萄糖、鹽、黏度、乳酸、黃色素、酸值等進行檢測。（6）轉基因食品。對轉基因食品中的DNA變化、蛋白質含量等進行檢測。

隨著科技的發展，我國近紅外光譜技術也得到了迅速的發展，由于其無損、便捷、低廉的優點其在食品檢測中的應用范圍也在不斷擴大。通過有效結合近紅外光譜分析技術與化學計量技術，其可以對食品的組分含量、真偽、產品類型進行檢測。當然，該技術還是有一定局限性與缺陷的，相信隨著科技的提高，該技術也將不斷的完善，并廣泛應用在食品品質檢測中。本文重點分析了近紅外光譜分析技術在食品檢測中的實際應用，以供參考。