现代近红外光谱分析在食品检测中的应用

◎ 李艳秋，马川兰

（漯河职业技术学院，河南 漯河 462002）

光谱分析技术在20世纪90年代后期应用开始变得十分广泛，在这样的发展背景下，人们研究了更先进的红外光谱技术，为食品安全的提供了进一步保障。目前，近红外光谱分析可以在我国所有领域看到，特别是在食品工业中，比传统检验方法更环保、更高效、更准确。近红外光谱分析技术已应用于肉类和奶制品的检测。

1 现代近红外光谱技术的原理

近红外光是一种电磁波，所产生的波长多在中红外与可见光之间。近红外广谱可以分为短波区域和长波区域，这是由于不同的有机物质内会包含不同基团，研究发现，每个基团吸收后的波长存在显著差异[1]。

2 现代近红外光谱技术的特点

近红外光谱法是一种使用光谱法监测食品成分的方法。近红外光谱仪通常由一个光源和一个单色仪组成，每个部分都有其特定的功能，因此，在设计和组装近红外光谱仪的过程中，必须确保每个组件的性能，保持其完整性，由于成分不同，用途也有很大差异。目前，近红外光谱仪可分为许多类型，不同的光源代表不同用途，其技术特点主要包括：①有效避免样品损坏。能够检测样品是否存在异常现象，当检测对象是活体时近红外光谱技术的优势更为明显。②分析效率高。在过去的食品测试中，由于缺乏技术，通常需要在测试之前对食物进行预处理，然后测试食物，利用近红外光谱技术，可以缩短食物检查的时间。③节能环保。近红外光直接检查食物不仅省去了许多繁琐的步骤，而且节省了资源，不会影响外部环境，符合绿色环保的理念。④传输性能好。光纤中的近红外光传输良好，可以实现多通道生产流程，也是在线测试的关键质量控制点。⑤无损检测。样品经近红外光谱技术检测不会造成损坏。⑥分析成本低。可以直接测量不同的物体，例如液体、固体、胶态等，适用于实验室和生产现场对样品的快速测试。

3 现代近红外光谱分析在食品检测中的应用价值

3.1 食品掺假的鉴别应用

食品掺假问题时有发生，并一直为消费者所厌恶，其不仅会影响正常的生产与商业活动，而且还会影响到消费者对商家的信任，因此检测食品掺假是十分严肃的问题，在食品测试过程中，应采用近红外光谱分析技术仔细分析样品中材料的成分[2]。

3.2 食品成分分析鉴别

营养成分是食品检测的重要项目，食物中营养成分的具体含量不能通过普通技术获得，它需要更先进的技术。在食品配料分析中，使用光谱样本来构建校正模型，近红外光谱技术将测得的光谱数据与模型样品特性相结合，就可以分析得到食品中营养成分含量信息。

3.3 食品原产地快速鉴别

近红外光谱实际应用中可以有效识别食物的主要来源，消费者的利益是食品原产地检测的基本出发点。为了更快、更有效地识别食物来源，技术人员通常会对食物的来源进行仔细研究。根据食品的特点，在识别过程中使用近红外光谱分析法，结合相关分析模型，可以快速有效地识别食品来源。

4 现代近红外光谱分析在食品检测中的具体应用

4.1 对酒类的检测

近红外光谱可以测定葡萄酒、饮料、白酒中的乙醇含量。使用近红外光谱法可以在葡萄酒发酵过程中检测苯酚含量的变化，包括葡萄酒发酵过程中的其他参数变化。近红外光谱可以检测葡萄酒的含糖量指标，预测葡萄的最佳采摘期，为酿造更优质的葡萄酒提供基础[3]。此外，将近红外光谱分析技术应用于葡萄酒中，可以确定糖浆中的水分、酸度和沉淀，而对于啤酒检测，近红外光光谱技术可以用于检测啤酒中的乙醇和麦芽糖含量。

4.2 对酱油及醋的检测

目前通过近红外光谱法检测酱油，是有效确定酱油中总氮和总酸的主要方法。在对醋的生产过程中，必须严格把控住醋中的总酸和还原糖理化指标，是可以成品醋进行分类的重要依据，而在传统方法中，醋的理化指标是通过化学法测量的，需要准备各种试剂及校准样品，检测过程很复杂，需要熟练的技术人员，且操作误差比较大。而运用近红外光谱法，可以有效测定出醋中的总酸和还原糖，且结果精度较高，在实际生产中，很难用化学方法达到相同效果。

4.3 对牛乳制品的检测

20世纪50年代，光谱分析技术就已经被人们应用于对乳制品的有效分析中，以提高牛奶质量，例如测试牛奶中的总脂肪、蛋白质和碳水化合物，同时也可用于奶粉和鲜奶的质量控制[4]。近年来，乳制品的质量控制主要集中在化学成分的控制上，在参数建立方面，近红外光谱分析技术可用于乳制品生产，结合光谱技术在乳制品生产中积累营养组成模型，可评估营养素的含量。同时乳制品生产中不能使用传统的质量控制方法时，可以使用近红外光谱分析生乳营养成分，也可用于成品乳的质量控制。

4.4 对肉制品的检测

近红外光谱分析技术在肉制品检测中用于确定牛肉、羊肉和猪肉中物质的含量。以牛肉检测为例，应用近红外光谱分析技术可以检测牛肉的嫩度、牛肉制品的鉴定以及牛肉中物质和脂肪酸的组成，此外，近红外光谱分析技术用于猪肉成分的研究，可以分析腌猪肉肠中饱和脂肪和不饱和脂肪酸的组成。在分析鱼肉质量时，可以应用近红外光谱分析其物理特性，以提高鱼粉的生产质量。同时，近红外光谱分析技术在对肉质食品检测中，可以有效检测出肉制品中的残留药物，能够进一步为食品质量控制提供基础。

4.5 对水果蔬菜的检测

蔬菜水果中近红外光谱技术的研究，主要集中在常见品种上，如土豆、白菜、葡萄、西红柿等，研究内容主要包括糖、添加剂、酸度、可溶性物质检测以及蔬菜水果在储存期间的质量检测。此外，可以使用近红外光谱技术确定在800～2 500 nm光谱中识别苹果类型，如辨别成熟的苹果与未成熟的苹果[5]。

4.6 对粮食作物的检测

在近红外光谱分析技术不断完善的同时，其对粮食作物检验的作用越来越大，主要检查对象是普通品种，如小麦、玉米、大豆和花生等。例如，用近红外光谱分析技术来检测小麦粉颗粒，构造粮食作物氨基酸含量的模型，可以方便快速、同步地确定农作物中的氨基酸类别及含量。

5 结语

随着人们对食品安全问题的逐渐重视，食品安全的问题也日益突出，因此对食品安全进行严格检测具有重大意义。近红外光谱分析技术具有极佳的应用价值，其具备快速、准确、无损的优点，在食品质量检验中应用近红外光谱分析技术可以起到很大的作用，有利于保证食品安全生产，促进食品市场良性发展。