近紅外光譜技術在食品微生物檢測中的應用

◎ 莫嘉琪

（廣州檢驗檢測認證集團有限公司，廣東 廣州 510000）

紅外光譜分析技術在20世紀90年代末期就已經初步得到了應用，在這一高速發展的大時代背景下，人們又逐步研發了新型和走向現代化的通用紅外光譜分析技術。近紅外無線光譜分析技術（Near Infrared Spectrometry，NIR）因其自身具有的高確定性、定量且迅速有效地準確識別和檢測分析各種危害有機物而一直以來備受各個領域青睞。目前，近紅外無線光譜分析技術在我國的各個領域都已經有了較為重要且無法替代的作用，特別是在食品檢測領域，近紅外光譜分析等新技術已經發揮了十分重要的研究意義和指導作用。近紅外光譜技術比傳統的工業食品質量安全檢測分析方法更加環保，同時也使食品檢測工作效率更快，準確度也更高[1-4]。

1 紅外光譜技術的原理

當一個連續波長的發射紅外光經過一個基態振動物質時，該基態振動物質的化學分子中一個分子振動速度頻率或其基團轉動速度頻率能量可以連續保持不變，即其分子振動速度頻率或其基團轉動速度頻率能量可以一直保持與一波紅外光的分子振動速度頻率或其轉動速度頻率相同，該基態振動物質可以從原先的基態振動物質能量等級向更高的基態振動物質能量等級方向進行連續過渡。這些物質分子在接受近紅外線的高速輻射后，發生了電子振動和能量轉移后的能量超級躍遷，此時在這個特定波長上的紅外光分子可以直接作為其他物質分子進行輻射吸收。因此，紅外光學色譜實際上就是一種可以依靠觀測分子內部各個原子之間的相對速度和反向旋轉等光學信息而準確地快速識別并實時進行光譜分析的方法[5]。

2 紅外光譜技術應用特點

2.1 數據分析精度高

在過去的一些食品質量檢測中，由于技術的落后，往往都需要在食物檢測之前對其進行一次預處理，然后才能夠對其進行檢測。而運用紅外線光譜技術后，不僅無須根據需求對食物進行預處理，還大大減少了對食物的檢測工作量。

2.2 數據傳輸速度高

近紅外光譜技術應用的是紅外光，其特征之一就是可以在各種光導材料和纖維中進行傳導，對今后的多傳輸途徑和通道發展起著非常重要的作用。近紅外光譜器還具有測試頻率快的主要技術特點，這就是由于近紅外光在電子和半導體纖維中的傳輸特性和信號穩定等級優異的主要技術特點，因此在對近紅外光譜器材材料進行測量和分析時，可以考慮采用一種多通道檢測的技術，有利于減少和縮短對其材料進行光譜分析時的檢測和工作周期。

2.3 節能環保

紅外光使得人們可以直接觀察被檢測的食品，不但避免了許多煩雜的步驟，節約了資源，還不會對外部環境造成任何影響，環保特點也十分凸顯，符合當前我國綠色環保發展的要求。

2.4 范圍大

目前用來測試的樣本體積寬、形式廣、應用范圍強、環境要求較低。在應用近紅外光譜分析儀檢測樣品質量時，其對于樣品的各種物理和結構沒有一個固定的標準要求，因此，對于樣品的液態、固體、膠狀、半固體等都是可以使用測樣儀器具來進行直接的測量，這種檢測方法有效地簡化了檢測的步驟，對提高食品與醫療藥品的制造工藝和效率也會有很好的促進作用。

2.5 紅外光譜法技術的缺點

紅外光譜法技術的缺點主要有兩點：紅外光譜法在進行檢測時很有可能會產生較為復雜的光譜圖，辨認困難和復雜性較大；紅外線光譜法技術靈敏性不高。

3 近紅外光譜技術在食品中微生物檢測的作用

紅外光譜不僅可以直接準確反映一個個體微生物的大小和分子結構信息，而且它還可以直接對各個生物分子中的基團和它們所處的環境做出精確探測。通過快速測定不同種類微生物的近場和紅外光譜，能快速獲得微生物種類和大分子結構等的相關化學信息，來幫助識別和準確鑒定各種微生物的化學性質與生長狀態。找出不同的種類微生物特征圖譜間的細微和區域特征差異，確定不同種類微生物的表征特性圖像譜峰和特征圖像帶，為采用大規模的生物篩選科學方法對細菌、酵母菌和其他有害菌類微生物進行特性識別、分類、鑒定和檢測提供了科學依據。

如有些廠家在發現食品產生了變質后，又將其經過了處理再次生產和銷售，此時可利用紅外光譜技術通過檢測分子與原子之間細小的差異來識別變質食品。同時近紅外光譜技術在對于混合料以及純化劑的檢驗中也有著廣泛的應用。使用紅外光譜檢測技術可以對被檢測物質在結構上以及元素含量上的改變進行檢測，同時也可以通過微小的分子差異對純化物質進行檢測。在對各種混合料的結構進行檢測時，由于它們本身的結構和組成以及材料成分是很復雜的，因此直接通過對各種紅外線光譜涂層之間的差距進行觀測并不能對其結果進行準確的判斷，這時就要借助于一些相對來說更加強大的檢測技術或者其他手段[7-8]。

隨著國家信息化管理的不斷發展，食品安全管理方面的問題也愈加突出，這些熱點問題也已經得到我國社會各界的高度關注，食品質量的優劣及其性能好壞將會直接影響我國人們的身體健康，因此，尋找一種完整的、能夠對各類食品質量數據進行迅速、無損耗的檢查技術已經成為當今世界的一項迫切要求。近紅外光譜含量分析檢測技術目前己經可以實現各種調和油、食用油中飽和脂肪酸及主要營養成分的含量測定，有效確保食用油的質量安全，杜絕低劣食用油品和地溝油食用產生的安全問題。近紅外光譜檢測技術可以快速、便捷地對嬰幼兒正常生活所需要的各種食品主要成分進行檢測，如對奶粉中大豆蛋白和其他植物淀粉等食品添加劑的使用情況可以進行定量的光譜分析和測定。近紅外光譜檢測技術除了能夠進行快速定量的檢查之外，還能夠對新鮮食用水果中的果糖、蔗糖、可溶性固形物和其他化學殘留物等物質進行定量分析，對新鮮果實的不同品種、果實成熟度、存在各種病蟲害的第3次果和第二破壞果實等進行不確定性分析辨認。對于在日常生活中常見的各種肉類食物，近紅外光譜檢測技術也可以針對品質、新鮮度、營養情況等進行實時檢驗。

4 結語

綜上所述，目前我國的食品質量安全問題已經十分嚴峻，人們越來越重視食品安全的檢測，利用近紅外線光譜等技術可以精準地檢測出各種食物中所含的有害化學成分或農藥殘留，最大程度地保障食品安全，把食物對人體健康產生的損失降至最低。近紅外光譜技術是一種先進的光譜分析技術，在食物領域的應用范圍廣，雖然可以高效、快捷和不受污染地檢測食物，但仍然存在某些限制。隨著現代信息科技的迅猛發展，人們將研究開發出更好的光譜分析和微生物化學檢測處理技術應用于食品安全監測領域中，以保障食品行業的健康和持續發展。