基于光譜無損檢測技術的鑒別變質牛奶研究

摘要：隨著目前中國經濟與社會的發展，食品安全問題事件頻頻發生，社會對食品安全問題的越發關注，這對食品安全監測技術提出了更高的要求。近年來，光譜檢測技術以其高效無損準確的優勢，已在食品檢測領域取得了長遠發展。本文簡略闡述了近年來在食品安全問題嚴重的背景下光譜檢測技術的發展，主要通過一個測定牛奶未變質和變質后的光譜曲線及其變質過程中的光譜曲線的實驗，進行實驗的數據分析，對實驗做出總結并得出結論，從而揭示光譜檢測技術在食品檢測領域的潛力，證明這種檢測技術確實是一種切實可行的技術且具有自己獨特的優勢。本文最后對光譜檢測技術在食品安全領域的應用做出了展望，希望其能發揮其優勢，為我國的食品安全問題的發展做出貢獻。

關鍵詞：光譜技術：光譜檢測技術：無損檢測；食品安全

中圖分類號：O657.37文獻標識碼：A文章編號：2095-3178（2018）19-0355-01

常言道“民以食為天”，食品安全無疑是居民們最關心也最擔心的問題。在這樣的背景下，食品安全檢測顯得尤為重要，本次研究在光譜無損檢測技術的背景下，進行一個基礎且便于操作的實驗探究，以揭示光譜檢測技術在食品安全領域的應用潛力。

1光譜檢測技術的發展現狀

隨著光譜學的發展，光譜學應用到了許多領域。在食品檢測的

領域，光譜檢測作為一種新興的檢測手段，發揮著重要作用。不同于傳統食品檢測方法的流程耗時長、價格昂貴、處理流程繁瑣的劣勢，光譜檢測技術是一種無損檢測技術，能夠保證食品樣品在不被破壞的前提下，探究其特有的理化屬性。而且通過這種檢測方法，樣品制備簡單，只需粉碎，無需進行任何化學試劑前處理，或者根本不用進行樣品制備，對樣品無損耗，測定后仍然可以將樣品用作其他用途。這樣大大降低了操作費用，同時避免了對環境的污染和破壞。[1]

從2000年開始，光譜技術被應用于食品安全檢測中，各種不同波段，不同檢測方式的光譜技術逐漸被開發。目前在食品安全檢測中研究和應用較多的光譜技術為近紅外光譜檢測技術、拉曼光譜檢測技術、高光譜成像檢測技術、X射線檢測技術、熒光光譜檢測技術以及太赫茲波譜檢測技術[2]。基于這些光譜檢測技術的家用便攜式光譜儀已進入人們的生活。這類儀器在保證了高準確度的同時，

還具有檢驗方法固定、操作對人員要求不高的優點。

2實驗探究

2.1實驗研究內容與目的

研究采用常見的牛奶這一樣品進行研究，通過對比分析研究多純牛奶及其變質過程中光譜曲線變化情況，目的是揭示光譜檢測技術在食品安全領域的應用潛力。

2.2實驗研究步驟

2.2.1樣本采集與設計

首先，根據實驗要求購買了伊利純牛奶為樣本，用同樣材質同種深度的小紙杯作為盛放牛奶的容器，測定其光譜數據作為對照組數據。然后將牛奶放在潮熱的空氣中進行變質處理，以其味道的變化作為其已變質的依據。將變質一天后的牛奶作為D1樣本，以此類推，變質后第二天的牛奶作為D2樣本，變質后第三天的牛奶作為D3樣本。

2.2.2實驗測定基本步驟

（1）連接電腦與USB2000+光纖光譜儀，將探頭帽在探頭上戴

緊，打開spectrasuite軟件，測量暗光源數據（Dark）并保存。（2）在實驗室內取鎢燈光為光源，將光源投射于定標白板上，

將光譜儀的探頭固定使其保持不動，使探頭對準定標白板上一點，測定參考光源數據（Reference）并保存。

（3）繼續固定光譜儀探頭不動，將待測牛奶樣品放置于樣本臺上，使其對準樣品表面上一點，測量并保存牛奶光譜數據。每天于固定時間下午四點測量各牛奶的光譜數據并保存。

2.3實驗結果與分析

2.3.1實驗結果

2.3.2對比分析

伊利純牛奶在變質過程中的光譜曲線變化情況的對比分析：伊利純牛奶在變質過程中，其在不同時間段后的光譜曲線的峰值整體呈上升趨勢，有較大差異，如圖1所示。說明純牛奶在變質過程中，其成分會發生變化，使其光譜曲線發生變化。其均在600nm—700nm波段達到峰值，說明各變質時段后的伊利純牛奶在此波段反射率較大。

3研究結論

伊利純牛奶在其變質過程中，其曲線有較大差異，故若使用光

譜檢測技術進行牛奶的檢測，可以對牛奶制定其品質的合格標準。以此類推，針對同種食品的檢測也可以對其品質指定其相應的合格標準，證明了光譜檢測技術的可行性與發展潛力。綜上所述，光譜檢測技術在食品檢測方面有著可觀的發展前景與發展潛力，是一項便捷且準確的無損檢測技術。

4總結與展望

實驗結合了光譜學、食品檢驗學等學科知識，利用不同食物的

特征光譜有差異這一特點，對不同牛奶的光譜曲線及其變質不同時間后的光譜曲線進行了定性分析。后續的研究可通過牛奶譜線特性曲線的進一步研究，根據國家對于奶制品合格的規定，能夠出定量的結果和判斷牛奶是否合格的標準。對于光譜無損檢測技術在食品檢測領域的應用，有以下幾點展望：

（1）光譜檢測技術的研究是當前科學研究的一大熱點，擁有巨大的發展前景。希望相關科研人員以及政府積極推進此項技術的發展，使我國食品安全問題不斷減少。

（2）推進光譜檢測技術的發展，光譜檢測儀器也應不斷提高。希望其能向更精準更便捷的方向發展，且在成本方面應有所調整。另外，希望相關科研人士能夠推動便攜式光譜儀走進人們的生活，使民眾對于食品的安全更加放心。

（3）光譜檢測技術已有了可觀的發展前景，希望其能在各個領域發揮自己獨有的作用，使科技能夠真正實現強國、便民，發揮科技進步和科技創新的巨大作用。

參考文獻

[1]張力培，魯雄.近紅外光譜分析技術在食品檢測中的應用

[J].輕工科技，2016，32（02）：103-105.

[2]黃謙，朱明揚，劉劍波，余蓮芳，高煒.光譜檢測技術在食品檢測中的應用[J].食品安全導刊，2017（12）：102-103.

作者簡介：

蔡欣雨（2001.3.21—），女，漢族，學生，目前就讀于新疆昌吉州第一中學高三年級。