現代近紅外光譜分析在食品檢測中的應用

◎ 李艷秋，馬川蘭

（漯河職業技術學院，河南 漯河 462002）

光譜分析技術在20世紀90年代后期應用開始變得十分廣泛，在這樣的發展背景下，人們研究了更先進的紅外光譜技術，為食品安全的提供了進一步保障。目前，近紅外光譜分析可以在我國所有領域看到，特別是在食品工業中，比傳統檢驗方法更環保、更高效、更準確。近紅外光譜分析技術已應用于肉類和奶制品的檢測。

1 現代近紅外光譜技術的原理

近紅外光是一種電磁波，所產生的波長多在中紅外與可見光之間。近紅外廣譜可以分為短波區域和長波區域，這是由于不同的有機物質內會包含不同基團，研究發現，每個基團吸收后的波長存在顯著差異[1]。

2 現代近紅外光譜技術的特點

近紅外光譜法是一種使用光譜法監測食品成分的方法。近紅外光譜儀通常由一個光源和一個單色儀組成，每個部分都有其特定的功能，因此，在設計和組裝近紅外光譜儀的過程中，必須確保每個組件的性能，保持其完整性，由于成分不同，用途也有很大差異。目前，近紅外光譜儀可分為許多類型，不同的光源代表不同用途，其技術特點主要包括：①有效避免樣品損壞。能夠檢測樣品是否存在異常現象，當檢測對象是活體時近紅外光譜技術的優勢更為明顯。②分析效率高。在過去的食品測試中，由于缺乏技術，通常需要在測試之前對食物進行預處理，然后測試食物，利用近紅外光譜技術，可以縮短食物檢查的時間。③節能環保。近紅外光直接檢查食物不僅省去了許多繁瑣的步驟，而且節省了資源，不會影響外部環境，符合綠色環保的理念。④傳輸性能好。光纖中的近紅外光傳輸良好，可以實現多通道生產流程，也是在線測試的關鍵質量控制點。⑤無損檢測。樣品經近紅外光譜技術檢測不會造成損壞。⑥分析成本低。可以直接測量不同的物體，例如液體、固體、膠態等，適用于實驗室和生產現場對樣品的快速測試。

3 現代近紅外光譜分析在食品檢測中的應用價值

3.1 食品摻假的鑒別應用

食品摻假問題時有發生，并一直為消費者所厭惡，其不僅會影響正常的生產與商業活動，而且還會影響到消費者對商家的信任，因此檢測食品摻假是十分嚴肅的問題，在食品測試過程中，應采用近紅外光譜分析技術仔細分析樣品中材料的成分[2]。

3.2 食品成分分析鑒別

營養成分是食品檢測的重要項目，食物中營養成分的具體含量不能通過普通技術獲得，它需要更先進的技術。在食品配料分析中，使用光譜樣本來構建校正模型，近紅外光譜技術將測得的光譜數據與模型樣品特性相結合，就可以分析得到食品中營養成分含量信息。

3.3 食品原產地快速鑒別

近紅外光譜實際應用中可以有效識別食物的主要來源，消費者的利益是食品原產地檢測的基本出發點。為了更快、更有效地識別食物來源，技術人員通常會對食物的來源進行仔細研究。根據食品的特點，在識別過程中使用近紅外光譜分析法，結合相關分析模型，可以快速有效地識別食品來源。

4 現代近紅外光譜分析在食品檢測中的具體應用

4.1 對酒類的檢測

近紅外光譜可以測定葡萄酒、飲料、白酒中的乙醇含量。使用近紅外光譜法可以在葡萄酒發酵過程中檢測苯酚含量的變化，包括葡萄酒發酵過程中的其他參數變化。近紅外光譜可以檢測葡萄酒的含糖量指標，預測葡萄的最佳采摘期，為釀造更優質的葡萄酒提供基礎[3]。此外，將近紅外光譜分析技術應用于葡萄酒中，可以確定糖漿中的水分、酸度和沉淀，而對于啤酒檢測，近紅外光光譜技術可以用于檢測啤酒中的乙醇和麥芽糖含量。

4.2 對醬油及醋的檢測

目前通過近紅外光譜法檢測醬油，是有效確定醬油中總氮和總酸的主要方法。在對醋的生產過程中，必須嚴格把控住醋中的總酸和還原糖理化指標，是可以成品醋進行分類的重要依據，而在傳統方法中，醋的理化指標是通過化學法測量的，需要準備各種試劑及校準樣品，檢測過程很復雜，需要熟練的技術人員，且操作誤差比較大。而運用近紅外光譜法，可以有效測定出醋中的總酸和還原糖，且結果精度較高，在實際生產中，很難用化學方法達到相同效果。

4.3 對牛乳制品的檢測

20世紀50年代，光譜分析技術就已經被人們應用于對乳制品的有效分析中，以提高牛奶質量，例如測試牛奶中的總脂肪、蛋白質和碳水化合物，同時也可用于奶粉和鮮奶的質量控制[4]。近年來，乳制品的質量控制主要集中在化學成分的控制上，在參數建立方面，近紅外光譜分析技術可用于乳制品生產，結合光譜技術在乳制品生產中積累營養組成模型，可評估營養素的含量。同時乳制品生產中不能使用傳統的質量控制方法時，可以使用近紅外光譜分析生乳營養成分，也可用于成品乳的質量控制。

4.4 對肉制品的檢測

近紅外光譜分析技術在肉制品檢測中用于確定牛肉、羊肉和豬肉中物質的含量。以牛肉檢測為例，應用近紅外光譜分析技術可以檢測牛肉的嫩度、牛肉制品的鑒定以及牛肉中物質和脂肪酸的組成，此外，近紅外光譜分析技術用于豬肉成分的研究，可以分析腌豬肉腸中飽和脂肪和不飽和脂肪酸的組成。在分析魚肉質量時，可以應用近紅外光譜分析其物理特性，以提高魚粉的生產質量。同時，近紅外光譜分析技術在對肉質食品檢測中，可以有效檢測出肉制品中的殘留藥物，能夠進一步為食品質量控制提供基礎。

4.5 對水果蔬菜的檢測

蔬菜水果中近紅外光譜技術的研究，主要集中在常見品種上，如土豆、白菜、葡萄、西紅柿等，研究內容主要包括糖、添加劑、酸度、可溶性物質檢測以及蔬菜水果在儲存期間的質量檢測。此外，可以使用近紅外光譜技術確定在800～2 500 nm光譜中識別蘋果類型，如辨別成熟的蘋果與未成熟的蘋果[5]。

4.6 對糧食作物的檢測

在近紅外光譜分析技術不斷完善的同時，其對糧食作物檢驗的作用越來越大，主要檢查對象是普通品種，如小麥、玉米、大豆和花生等。例如，用近紅外光譜分析技術來檢測小麥粉顆粒，構造糧食作物氨基酸含量的模型，可以方便快速、同步地確定農作物中的氨基酸類別及含量。

5 結語

隨著人們對食品安全問題的逐漸重視，食品安全的問題也日益突出，因此對食品安全進行嚴格檢測具有重大意義。近紅外光譜分析技術具有極佳的應用價值，其具備快速、準確、無損的優點，在食品質量檢驗中應用近紅外光譜分析技術可以起到很大的作用，有利于保證食品安全生產，促進食品市場良性發展。