食品檢驗及生物分析中近紅外光譜的運用

◎ 周遵武

（萊陽市春雪食品有限公司，山東 煙臺 265200）

近紅外線光譜技術(shù)主要是在食物樣品檢驗的基礎上，無損分析樣品。它的優(yōu)勢在于能夠準確合理地分析成分，并有著一定的定量性與整體協(xié)調(diào)性。近紅外線光譜技術(shù)也在多個領域中投入使用，如石油化工、食品加工、臨床醫(yī)學等區(qū)域。

1 近紅外光譜簡介

近紅外光是非可見光的一種，屬于電磁波范疇，并能夠?qū)崿F(xiàn)波長的自動性變化。如果波長超過一定的范圍，則處于可見光區(qū)。而如果波長過短，則處于中紅外線區(qū)域。因此，近紅外光是介于中紅外線光和可見光之間。食物樣品在紅外線區(qū)域時，樣品分子會在光伏的照射下產(chǎn)生振動。振動產(chǎn)生的諧波會影響分子的基態(tài)變化，甚至會在不同強度的照射幅度下使光譜更加豐富。近紅外線光譜的信息結(jié)構(gòu)不同，在被測樣定量的前提下實現(xiàn)基本的檢測工作。另外，近紅外線光譜技術(shù)的發(fā)展離不開計算機系統(tǒng)，它是根據(jù)化學定量成分進行物質(zhì)的深化，并通過光譜帶的浮動制定基本的信息化表格，將整體的形式呈現(xiàn)出來。

2 近紅外線光譜在食品檢驗中的應用

（1）在食用色素檢驗中的應用。食用色素是食品安全的一種突出問題，它在多種食品中都是必不可少的成分之一，如汽化飲料、QQ糖、膨化產(chǎn)品中都含有食用色素。在不超標的情況下，它對人體的危害性不大。食用色素的優(yōu)勢在于能夠延長食品的保質(zhì)期，利于改善食品的味道，增加其中的營養(yǎng)成分等。同時，它也能使食物的色澤看起來更加鮮艷，增強口感。但長時間食用會令人體中積累過多的腐化物，甚至引發(fā)癌癥。而近紅外光譜技術(shù)能夠準確地檢測食用色素的成分，并快速的分辨出其中的成分比例。以橄欖油中摻雜芝麻油為例，首先，建立基礎模型，從定性與定量兩個方面分析。驗證食物中所含的色素分子流動數(shù)值，當定性識別率達到100%時，則說明其中的色素成分超標。再如，一些食品加工者為提升盈利空間，會在鮮牛奶中加入一些還原乳，近紅外線光譜技術(shù)也能檢測。當摻入的比例是整體鮮牛奶成分的20%以上時，定性識別率則會超過95%，出現(xiàn)警戒現(xiàn)象。對不同樣本可以采用不同的測量方式。近紅外線光譜中的漫反射、鏡面反射都是非常好的方式[2]。

（2）在轉(zhuǎn)基因食品檢驗中的應用。轉(zhuǎn)基因食品是近幾年來廣受關注的一種食品，近紅外光譜檢驗技術(shù)是利用當前的生物因子，區(qū)分食物的內(nèi)部元素和外部結(jié)構(gòu)的方法之一。近紅外線光譜能夠有效地檢測轉(zhuǎn)基因食品，通過轉(zhuǎn)基因食品所含有的離子數(shù)量和各離子所占的比例進行判定。從化學因子解剖的角度出發(fā)，測定鋅、鐵、鈣的含量，并繪制出光譜漫射圖。檢驗人員可根據(jù)圖譜清楚地判斷該食物是否為轉(zhuǎn)基因食品。利用此技術(shù)，能夠識別轉(zhuǎn)基因大豆油和非轉(zhuǎn)基因大豆油，并分析煙草是否在低碳的環(huán)境下生長，是否屬于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。同時，檢驗人員也可采取隱形變量選取的方式研究，根據(jù)近紅外線光譜中所形成的分子比例，建立坐標軸下的系數(shù)分析路徑。在正常的情況下，化學信息中第一成分所占的比例非常大。如果第二成分與第三成分的總和與第一成分持平，則說明轉(zhuǎn)基因中的成分未超過規(guī)定數(shù)值。如果前者數(shù)值大于后者，則說明轉(zhuǎn)基因成分過多[3]。

（3）在微生物領域中的檢驗。近紅外線在微生物領域中的檢驗方式多種多樣，且體系性十分強，精確度極高。傳統(tǒng)檢驗過程中國的微生物測試法主要是利用聚合酶分子的動態(tài)結(jié)構(gòu)和反應，但它的準確性不如近紅外線檢驗技術(shù)。在該技術(shù)的基礎上，工作人員以樣本為載體，按照原始數(shù)據(jù)的組合方式重新排列，從線性因子的組合程序出發(fā)，按照分子能量的高低判斷。如果能量的擴散速度相對較快，磁體共振規(guī)律呈現(xiàn)出上下浮動的現(xiàn)象，則說明微生物在食品中的成分過多。同時，也可以通過線性規(guī)則判斷。正常情況下，近紅外線光譜有兩條定量路徑，將不同路徑分別命名為X和Y。當X和Y出現(xiàn)重疊的情形時，則說明分子間的間距過于密集，甚至呈現(xiàn)出無規(guī)則變化趨向，則可判斷食品中還有一些有害的微生物[4]。

3 結(jié)語

本文從近紅外線光譜技術(shù)的簡介出發(fā)，分析其在食品檢驗中的應用。從而得出，近紅外線光譜在各領域都有著廣泛的適用性，不僅可檢測食品中的色素，在微生物、轉(zhuǎn)基因等領域中也有著一定的適用性。其檢驗方法非常準確、快速，同時技術(shù)性強，能夠為食品的安全建設奠定良好基礎。

參考文獻：

[1]吳志生.中藥過程分析中NIR技術(shù)的基本理論和方法研究[D].北京：北京中醫(yī)藥大學，2012.

[2]劉家水.近紅外光譜技術(shù)應用于南板藍質(zhì)量評價方法的研究[D].廣州：廣州中醫(yī)藥大學，2013.

[3]郭志明.基于近紅外光譜及成像的蘋果品質(zhì)無損檢測方法和裝置研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學，2015.

[4]莊勝利.近紅外光譜技術(shù)快速檢測嬰兒配方奶粉中脂肪酸營養(yǎng)指標研究[D].北京：北京工業(yè)大學，2014.