拉曼光譜技術在食品安全檢測中的應用

□ 張仁正 貴州省食品檢驗檢測所

1 拉曼光譜技術

拉曼光譜技術是指利用物質產生的拉曼散射效應，不同物質產生獨特的振動模式，根據振動模式判斷物質中的基因種類，從而實現對試樣的分析[1]。隨著科學技術的發展，拉曼技術也得到發展，傳統的拉曼光譜檢測技術易受到熒光干擾，新的拉曼光譜可以很好地克服干擾，如傅里葉拉曼光譜、表面增強拉曼光譜、激光共振拉曼光譜和共聚焦顯微拉曼光譜等。

2 拉曼光譜技術在食品安全檢測中的應用

2.1 拉曼光譜技術在食品成分檢測中的應用

食品中所含成分復雜且種類十分豐富，常見檢測成分有碳水化合物、脂質、蛋白質、維生素、核酸等，而傳統檢測方法有高效液相色譜法、氣相色譜法、質譜法等。這些檢測方法不僅操作復雜，需要專業人員進行，樣品前處理要求高，而且不能進行無損檢測，拉曼光譜分析技術可以很好地克服這些缺點，在食品成分分析中發揮著重要作用[2]。

2.1.1 碳水化合物

碳水化合物是水果中重要組成成分，拉曼光譜可以很容易地檢測其特征基團如C=N,C=S,CC鍵等，但是因為碳水化合物的分子量大，同分異構體分析難度大，所以拉曼光譜在單糖、低聚糖方面的鑒別比較占優勢。近年來，各項研究獲得了甘蔗糖、甜菜糖、纖維低聚糖、果糖等小分子碳水化合物的拉曼光譜線，還對摻雜在楓樹糖漿中的甘蔗糖和甜菜糖進行了定量分析，檢測準確度高達95%。

2.1.2 脂質

脂質包括油和脂，一般有甘油三酯和脂肪酸組成，拉曼光譜技術主要檢測脂肪酸組成、含油量及動物脂肪的結構三個方面，可以實現對油脂品質的控制及監測，篩選。最早的研究中拉曼技術就已經用于檢測植物油中的順反結構，現在很多研究都對各類含脂物質中脂肪酸含量做了研究，并探究了各種基團之間的相關性以及最優峰[3]。

2.1.3 蛋白質

作為六大營養素之一的蛋白質，能為人體提供必需的能量和氨基酸，食品中氨基酸的種類和含量更是評價食品營養價值的重要指標，通過研究蛋白質，指導人們正確攝取營養。不同食品中蛋白質種類和含量差異很大，所以對蛋白質的研究也十分困難[4]。隨著檢測標準的提高，傳統的蛋白質分析方法不能滿足檢測要求，拉曼光譜分析方法不僅僅可以通過圖譜中的特征參數得到蛋白質結構等信息，還可以通過側鏈微環境的化學分析判斷出蛋白質所處的環境變化，如pH、溫度的變化。

2.1.4 維生素

維生素可以根據其溶解性分為水溶性維生素和脂溶性維生素，研究人員對8種水溶性維生素進行了研究，結果表明拉曼光譜法對維生素測定具有可行性，檢測高效快速。

2.1.5 色素

因為胡蘿卜素類色素在拉曼分析中特征峰值明顯，所以色素檢測中拉曼光譜分析主要應用于胡蘿卜素類色素，通過檢測樣品中色素含量，可以判斷蔬果的成熟度，以及內部是否腐爛變質等。

2.2 拉曼光譜技術在食品非法添加物檢測中的應用

近年來食品安全事件頻頻曝光，食品安全形勢愈發嚴峻。一般來說，食品安全問題的產生主要有兩種類型，非法添加物的使用以及食品添加劑的過量添加，如三聚氰胺、蘇丹紅、孔雀石綠等非法添加物。傳統檢測非法添加物的方法有很多缺點，拉曼光譜分析法的優點使得其在監察部門檢測中得到廣泛應用。

2.2.1 牛奶中三聚氰胺的檢測

最早牛奶中蛋白質的檢測是使用凱氏定氮法，所以才會有牧民為增加牛奶中含氮量向牛奶中添加三聚氰胺，爆發了全國關注的三鹿毒奶粉事件。從那之后，國家對牛奶中三聚氰胺的檢測十分重視，相應出臺了國家標準檢測方法，有高效液相色譜法、氣相色譜-質譜聯用法、液相色譜-質譜法，但其檢出限都難以滿足牛奶在收購運輸加工過程中的快速檢測要求。趙宇翔等人利用拉曼光譜分析了牛乳中三聚氰胺，檢出限遠低于國家標準方法，而且分析時間只有幾分鐘，常見的含氮化合物也難以對檢測結果產生干擾。

2.2.2 蔬果中農藥殘留的檢測

蔬果中的農藥殘留也是造成人體健康威脅的重要原因，每年因為農藥殘留中毒的人不計其數。目前，拉曼光譜技術在農殘檢測方面取得重大突破。一般來說，農殘檢測分為兩個部分，一是將獲得各種蔬果的拉曼光譜圖，在檢測時可以瞬間識別出來；二是獲得標準農藥的拉曼光譜圖，建立數據庫和模型，最后在獲得樣品表面的拉曼圖譜后，就可以根據數據庫對比對蔬果表面的農藥殘留進行定性和定量分析。