現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用分析

曲玉超，賈 俊，宮國強(qiáng)，張愛國，張 寧

（1.吉林天圓檢測有限責(zé)任公司，吉林長春 130022；2.吉林省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，吉林長春 130103）

食品安全不僅關(guān)系著人們的生命安全，也關(guān)系著我國社會的穩(wěn)定、健康發(fā)展。因此，保證食品安全至關(guān)重要?，F(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)是一種電磁波處理技術(shù)，該技術(shù)可以對物質(zhì)進(jìn)行定量和定性分析，能夠高效分辨食品的性質(zhì)變化。相比于傳統(tǒng)的食品檢測技術(shù)，現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)具有更加環(huán)保、更高效的特點(diǎn)，在食品安全檢測中發(fā)揮著積極的作用。

1 現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)的概述

1.1 現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)的特點(diǎn)

現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)是近年來迅速發(fā)展起來的一門高新分析技術(shù)，在物質(zhì)檢測中發(fā)揮著重要作用。①近紅外光譜技術(shù)是快速的，在該技術(shù)的支持下，校準(zhǔn)模型可以快速地確定樣品，并分析其成分和組成。②近紅外光譜處理效率高，可以完成多個樣品的測定和分析，并準(zhǔn)確確定樣品的成分含量。此外，近紅外光譜技術(shù)具有良好的分析能力，可以將被測光譜信號通過光纖傳輸，方便在修正模型計算后直接顯示樣品的成分或性質(zhì)結(jié)果[1-2]。

隨著數(shù)字光譜儀器和化學(xué)計量學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)得到了迅速發(fā)展。現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)屬于分子振動光譜的雙頻和主頻吸收光譜。該技術(shù)中的紅外光是一種電磁波，可以對物質(zhì)進(jìn)行定量和定性分析。相比于其他光譜分析技術(shù)，現(xiàn)代近紅外光譜在結(jié)構(gòu)物質(zhì)中有著很好的傳播特性，特別是在光纖中，其傳播能力顯得更為優(yōu)異。同時，現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)中的金紅外光的頻率與樣品的振動頻率不同，該頻率的紅外光不會被吸收。

1.2 現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)的工作原理

近紅外光譜是一種介于可見光和中紅外光之間的電磁波譜，是通過伸縮振動倍頻和合頻進(jìn)行光譜識別的。在近紅外線區(qū)域，通過科學(xué)的化學(xué)計量，可以對近紅外線區(qū)域的光譜吸收情況進(jìn)行統(tǒng)計與處理，然后建立相應(yīng)的校正模型（圖1），通過該模型，可以反映樣品吸收光譜與其成分濃度之間的關(guān)系，而通過這一關(guān)系，可以對樣品的成分或性質(zhì)進(jìn)行判別。在食品檢測中，通過化學(xué)計量方法建立的校正模型，可以很好地避免各種因素對光譜的干擾，大大地提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 現(xiàn)代近紅外光譜分析在食品檢測中的應(yīng)用

2.1 食品摻假檢測

食品摻假是一種欺騙行為。例如，食品售賣者通過一些非法行為改變食品的賣相，或者在食品中加入一些成分以此迎合消費(fèi)者的心理。食品摻假不僅擾亂了食品銷售市場，還會損害人們的利益，威脅人們的健康。應(yīng)用現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)，可以對食品的摻假成分進(jìn)行分析。以乳制品為例，當(dāng)前社會乳制品摻假現(xiàn)象比較嚴(yán)重，一些不法分子在乳制品中加水稀釋、加碳酸鈉、明礬等調(diào)節(jié)酸度。在乳制品的摻假檢測中，檢測部門可以采用現(xiàn)代紅外光譜分析技術(shù)對乳制品的組成進(jìn)行分析。光譜檢測分析中不消耗樣品，從外觀到內(nèi)在都不會對樣品產(chǎn)生影響，同時通過相應(yīng)的測樣器件，可以直接測量不同物態(tài)的樣品，從而快速判斷樣品中是否存在摻假問題，一旦發(fā)現(xiàn)樣品存在摻假問題，有關(guān)部門可以對該批產(chǎn)品進(jìn)行處理，防止產(chǎn)品流入市場。

2.2 食品質(zhì)量檢測

若食品質(zhì)量出現(xiàn)問題，不僅會影響到食品的口感，嚴(yán)重的還會引起中毒，威脅到消費(fèi)者的生命安全。對于消費(fèi)者而言，他們主要是通過肉眼來觀看食品的外在包裝與食品的色相，只要食品包裝無問題，且產(chǎn)品沒過期即可使用，但是一些食品的危害成分并不能通過肉眼判斷，需要借助更為先進(jìn)的技術(shù)來進(jìn)行檢測。現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了食品質(zhì)量安全問題。應(yīng)用現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)，可以對食品中的相關(guān)成分進(jìn)行測定，從而判定食品是否安全[3]。

2.3 酒類食品檢測

酒類食品種類繁多，在我國有著很大的消費(fèi)市場，如何把控好酒類食品質(zhì)量安全是一個非常重要的課題。在酒類產(chǎn)品的檢測中，傳統(tǒng)的食品檢測方法無法對酒類食品的成分進(jìn)行有效識別。酒類產(chǎn)品的檢測主要是檢測產(chǎn)品中的乙醇含量，而應(yīng)用現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)，可以對酒類產(chǎn)品中的相關(guān)成分進(jìn)行有效識別。例如，在啤酒的檢測中，現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)可以通過對啤酒中的乙醇和還原糖含量進(jìn)行檢測，從而判斷啤酒生產(chǎn)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并對其質(zhì)量進(jìn)行把控。再如，在葡萄酒的檢測中，應(yīng)用現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)，可以對葡萄酒中的苯酚及其他參數(shù)的含量進(jìn)行判定，從而預(yù)測其最佳的采摘和釀造時期，保證酒品質(zhì)量過關(guān)。

2.4 釀造食品檢測

在消費(fèi)類食品中，釀造類食品占據(jù)著很大的比重，大致可分為醬油類產(chǎn)品和醋類產(chǎn)品兩大類。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，在釀造類食品生產(chǎn)中，相關(guān)產(chǎn)品中的參數(shù)需要符合國家規(guī)定（表1）。通過表1發(fā)現(xiàn)，這些參數(shù)的測定需要借助更為科學(xué)的技術(shù)?，F(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確地測定產(chǎn)品中的參數(shù)值[4]。以醬油類產(chǎn)品為例，通過紅外光譜分析技術(shù)，可以快速獲取該類食品中總氮和總氨的含量，從而實現(xiàn)質(zhì)量檢測；再如，在醋類產(chǎn)品的檢測中，通過近紅外光譜分析技術(shù)，可以快速檢測產(chǎn)品中的總氨和還原糖含量。此外，近紅外光譜分析技術(shù)省去了預(yù)處理以及各類試劑的檢測步驟，可以對成品醋類進(jìn)行有效分類。

表1 醬油中可溶性無鹽固形物、全氮、氨基酸態(tài)氮參數(shù)參考表

3 現(xiàn)代近紅外光譜分析在食品檢測中應(yīng)用時需要注意的問題

3.1 注重樣品的采集與保存

在食品檢測中，樣品的采集與保存是一個非常重要的工作，如果食品檢測中所用的樣品出現(xiàn)問題，就會出現(xiàn)檢測結(jié)果與實際情況不符的情況。因此，工作人員在采樣時，必須按照規(guī)范的程序進(jìn)行。在采樣時，尤其是一些熟食的采樣，需要做到無菌處理，而且采樣必須明確樣品的日期、批號等參數(shù)；采集好的樣本需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，如冷藏、保鮮，并立即送檢。

3.2 科學(xué)選擇儀器和試劑

在現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)應(yīng)用過程中，選擇適配的儀器和試劑十分重要。針對食品檢測所要用的儀器，需要根據(jù)樣品檢測要求來選擇，且儀器使用前需要進(jìn)行校準(zhǔn)，一旦發(fā)現(xiàn)儀器出現(xiàn)問題，要及時處理[5]。針對食品檢測所用的試劑，為了避免試劑對檢測結(jié)果造成影響，在使用試劑時，需要確保試劑質(zhì)量過關(guān)。如果發(fā)現(xiàn)試劑存在問題，應(yīng)更換試劑，從而確保檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，針對食品檢測所用的儀器設(shè)備，需要做好養(yǎng)護(hù)，避免設(shè)備受到外在因素的干擾。

3.3 檢測方法的確定

不同的食品，其組成也會不同，這也要求在具體檢測時需要根據(jù)食品的性質(zhì)選擇合理的檢測方法。一般情況下，工作人員在拿到檢測樣品后，需要根據(jù)樣品的組成或性質(zhì)，選擇適配的方法，從而準(zhǔn)確地檢測出樣品的成分。如果在遇到比較復(fù)雜或者成分較多的食品時，需要采用多種檢測方法并用，以此提高檢驗結(jié)果的科學(xué)性。

3.4 優(yōu)化檢測環(huán)境

現(xiàn)代近紅外光譜分析應(yīng)用過程中，如果工作環(huán)境不合規(guī)，就會對檢測結(jié)果造成影響。因此，營造良好的檢測環(huán)境十分重要。①在構(gòu)建食品檢測實驗室時，需要對實驗室的功能進(jìn)行合理劃分，各功能區(qū)域之間既要保持一定的聯(lián)系，也要互不影響。②結(jié)合各個區(qū)域的功能性要求，配備完善的設(shè)備，包括消毒設(shè)施、保溫設(shè)施、加熱設(shè)施和冷藏設(shè)施等[6]。③在食品檢測中，實驗臺面要防水、無滲漏、易于清潔和消毒，并具有耐消毒劑、酸、堿、有機(jī)溶解劑和中等熱度的作用。④工作人員需要對實驗室進(jìn)行消毒處理，防止實驗室滯留灰塵、雜質(zhì)。

4 結(jié)語

現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)在食品檢測中有著較大應(yīng)用價值。該技術(shù)檢測效率高、速度快，能夠準(zhǔn)確地測定食品組成的含量，從而方便進(jìn)行食品安全控制。我國不僅要深入研究現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)，還需要結(jié)合食品檢測要求，打造良好的檢測環(huán)境，保證檢測儀器設(shè)備可靠，提高工作人員的業(yè)務(wù)水平。唯有如此，才能更好地發(fā)揮現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)的作用，保證食品檢測結(jié)果的有效性、科學(xué)性，進(jìn)而保證食品的安全可靠。