红外光谱在食品检测中的应用

摘 要：文章主要综述了红外光谱在饮料、肉类、农产品和其他食品检测中的应用状况。红外光谱可快速检测食品成分、含量及水果蔬菜的农药残留等，操作简单、成本低廉、准确度高，是定性和定量的有利手段，文章亦可为后续此类应用提供参考。 
　　关键词：红外光谱；食品；检测 
　　1 概述 
　　近年来食品安全问题日益凸现，对其进行安全监测的各种方法和仪器应运而生。其中红外光谱技术利用其检测时间短、分析速度快、操作方便、准确度高且具有环保、高效的特点而被广泛应用。红外光谱在饮料，肉类，农产品等食品检测中可准确、方便地检测到食品中的化学成分和含量，还可进行食品中农药残留检测、掺假的鉴定、内部质量评定等，是定性与定量分析的有利工具。 
　　2 红外光谱的使用 
　　食品类型多、品种及其结构繁杂多样，组成、外观及性质等又较相似，普通化学方法常常难别真假。而红外光谱利用其从细微结构处鉴别物质的特性，可方便、快速、较为准确的检测食品成分，而且成本低、环保、高效，使其在这一领域应用广泛且有很大的前景。 
　　2.1 在饮料检测中的应用 
　　2.1.1 酒类 
　　方利民等[1]采用红外与Fast ICA算法等结合的技术，对传统测定方法进行了改进，对红酒中酒精含量、pH值及残糖量，建立了预测模型，预测结果的相关性和误差都达到了较理想的效果，也为开发出更高精度的红酒酒精含量、pH值、残糖量以及其他一些参数的检测仪器提供了依据和可能。朱宏霞等[2]测定了数百个样品黄酒，实验结果表明，定标误差只有0.12%，曲线线性相系数为99%，可满足对普通测试工作的需求。 
　　2.1.2 茶类 
　　因具体的加工工艺差异和原料老嫩而使茶叶所含化学成分及相对含量不同，傅里叶红外光谱的一阶谱图和二阶谱图的信息结合起来能区分不同茶类。张娅玲[3]研究得出，红外光谱可为不同种类、等级、地区茶叶的鉴别提供科学依据。因各种茶叶所含化学成分及相对含量不同，各自都有自己独特的红外特征，通过比较相对强度及吸收峰的强弱变化规律，可以进行定性和定量。 
　　图1为5个黑茶样品的二阶红外光谱[4]，由此可以明显的看出各茶叶的不同光谱，利用PLS法建立数学模型，应用近红外光谱，可对茶叶中的咖啡碱、茶多酚和氨基酸进行定量分析。孙耀国等[5]利用类似技术，对茶叶进行了测定，得到了比较好的效果。在进一步优化测定条件的基础上得到了较好的数学模型。 
　　2.1.3 奶类 
　　Shuso[6]在600～1050nm波长范围，对牛奶品质检测构建了红外测定系统。在对牛奶的主要成分乳糖、蛋白质和脂肪的测定和牛奶尿素氮MUN及体细胞个数的测定中，得到了较好的结果。韩东海[7]实验结果表明，与判别分析技术相结合的近红外光谱技术，可以很好的鉴别纯牛奶中还原奶的掺假现象，实现原料奶的新鲜判别，并能准确的识别掺碱牛奶。 
　　2.2 红外光谱在肉类检测中的应用 
　　2.2.1 禽畜肉 
　　Osama等[8]对牛肉品质的测定中，用中红外光谱建立了一套测定检测模型，为肉制品的掺假检测提供了依据[9]。牛内脏中，尤其肝脏中含有肝糖元，在1200～1000cm-1处的红谱图有特征吸收，而瘦肉组织和脂肪中脂肪、蛋白质、水分含量也不同，据此，可将正宗牛肉产品与其他有内脏掺杂的样品很明确的分辨。 
　　2.2.2 水产品 
　　谢雯雯[10]等运用PLS化学计量学方法，建立了一套对鱼肉新鲜度可进行判断的近红外预测模型，相比于传统的新鲜度检测方法，该实验只需采集样品鱼肉的近红外光谱数据，再代入建立好的近红外预测模型，便可获得样品鱼肉的新鲜度信息，省去了样品前处理过程和测定过程，节省了大量的时间和原料。其局限性是进行定量分析时，不能直接采集带鳞整鱼的光谱数据。 
　　2.2.3 火腿肠 
　　表1是利用近红外检测火腿肠中的蛋白质、脂肪和水分与常规方法的对比，可见利用近红外检测火腿肠是可行的。需要注意的是， 每类测定样本（例如火腿肠类产品或者低温灌肠类）， 都要建立各自的定标方程。因为肉品在加工过程中添加的脱脂奶粉、蔗糖、抗坏血酸、亚硝酸盐、乳化剂等添加剂对近红外吸收都有影响，会影响样品中蛋白质、脂肪和水分含量的测定结果[11]。