紫外可见分光光度计在食品检测中的应用

王勇

1 概述

紫外可见分光光度计对于分析人员来说是最有用的分析工具之一，几乎每一个分析实验室都离不开紫外可见分光光度计，在食品检测中也是如此，可以用来进行食品的多种成分分析和检测，应用十分广泛。

1.1 紫外可见分光光度法

紫外可见分光光度法是利用物质分子对紫外可见光谱区的辐射吸收来进行分析的一种仪器分析方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，它广泛应用于无机和有机物质的定性和定量分析。

朗伯一比耳定律（lamber-beer）是光吸收的基本定律，俗称光吸收定律，是分光光度法定量分析的依据和基础。当入射光波长一定时，溶液的吸光度A是吸光物质的浓度C及吸收介质厚度I（吸收光程）的函数。其常用表达式为：

1.2 紫外可见分光光度计

紫外可见分光光度计是基于紫外可见分光光度法的原理工作的常规分析仪器。根据光路设计的不同，紫外可见分光光度计可以分为单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波长分光光度计。

各种型号的紫外可见分光光度计，就其基本结构来说，都是由5个基本部分组成，即光源、单色器、吸收池、检测器及信号指示系统。

本文着重介绍的是食品检测中应用的优尼柯公司生产的UV-2600紫外可见分光光度计，技术参数如下：

（1）光谱带宽：

1.8nm（4nm可选），2nm

（2）光度精度：

±0.2%T

（3）光度重复性：

±0.15%T

（4）波长范围：

320-1 100nm，190-1100nm

（5）波长精度：±0.5nm

（6）波长重复性：0.15nm

（7）波长显示：0.05nm

（8）杂散光：≤0.03%T

（9） 光度范围：0～200%T，－0.4～4.0Abs

（10）光学系统：双光束比例检测（单光束可选），1200条/mm衍射全息光栅。

1.3 紫外可见分光光度计的特点

1.3.1 应用广泛

在国际上发表的有关分析的论文中，光度法约占28%。由于各种各样的无机物和有机物在紫外-可见区域都有吸收，因此均可借此方法加以测定。在食品行业，紫外可见分光光度计被广泛应用于食品检测之中。

1.3.2 仪器价格相对低廉且分析成本低

紫外可见分光光度计价格相对低廉，分析成本低，在使用过程中仪器几乎没有什么耗损。食品企业大多属于中小企业，规模不大且利润薄，降低食品检测费用尤为重要，用紫外可见分光光度计作为主要检测仪器可以大大降低企业检测成本。

1.3.3 操作简便、快速

对一些保质期较短的食品检测，要求操作简便、快速，比如鲜牛奶的保质期短（仅ld时间），对它的检测必须简便、快速，用紫外可见分光光度计就可以很好满足此要求。

1.3.4 准确度高

对于一般的分光光度法来说，浓度测量的相对误差在l%～3%范围内，如采用示差分光光度法测量，则误差往往可减少到千分之几。

2 紫外可见分光光度计在食品检测中的应用

当分子中含有1个或更多的生色基团（即具有不饱和键的原子基团），辐射就会引起分子中电子能量的改变。常见的生色基团有：

如果2个生色基团之间只隔l个碳原子，则形成共扼基团，会使吸收带移向较长的波长处（即红移），且吸收带的强度显著增加；当分子中含有助色基团（0）时，也会产生红移效应。常见的助色基团有：

这些基团在食品和食品添加剂中大量存在，所以紫外分光光度计在食品检测中的应用有着无可比拟的优越性，其主要用途有以下几点：

2.1 光度测量

在食品生产中，为了保证有颜色的饮料（如可乐、果汁及茶饮料）产品的颜色一致，可以在可见光区用紫外可见分光光度计来测定其吸光度值，使色差符合产品要求。在发酵业中可通过测定吸光度值来确定产品的发酵完成程度。对于一些成分比较单一的产品也可通过测定吸光度值来确定产品合格与否。比如判定营养增强剂维生素B1的质量就可以在400nm下测定其吸光度值，当其值不超过0.02时，即可确定为合格品。

2.2 成分的定性分析

物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此每种物质都有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特性波长处的最大吸收峰（峰值）和波形图来判断某种物质是否存在。在食品生产中会使用一些食品添加剂，为了确定食品添加剂的质量，可以用紫外可见分光光度计对其进行光谱扫描。例如对食品中涉及的一些复合甜味剂、复合防腐剂和复合鲜味剂等就可以用紫外可见分光光度计进行一次全面扫描，以排除违禁添加剂的使用。另外，此方法还可以在物质结构分析方面作为红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）、质谱（MS）等方法的辅助手段。

2.3 成分的定量分析

对于食品卫生安全检测中一些含量需要严格控制的成分项目，可以用紫外可见分光光度计来准确检测。食品中常用紫外可见分光光度计测定的项目见下表。

表1 食品中可用紫外可见分光光度计检测的项目表

2.4 DNA/蛋白质分析

DNA/蛋白质为生物大分子，所产生的紫外光吸收往往是其分子内的小基团所引起的，例如嘌呤碱、嘧啶碱、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和肽键等。嘌呤碱、嘧啶碱以及由它们参与组成的核苷、核苷酸及核酸对紫外光有强烈的吸收，在吸收波长260nm处有最大吸收值。在蛋白质分子中，酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）残基的苯环含有共扼双键，该共扼双键对紫外光有吸收（其中最大吸收Tyr在吸收波长274nm处；Phe在吸收波长257nm处；Trp在吸收波长280nm处），从而导致蛋白质对紫外光有吸收。肽键对紫外光的最大吸收在吸收波长238nm处。利用这个特性可以准确、可靠地测定乳制品中蛋白质含量。

3 结语

总之，紫外可见分光光度计基本可以满足广大中小食品企业食品检测分析的需要。随着科学技术的发展，紫外可见分光光度计还可和其他分析仪器联机，使其应用范围更加广泛，能在更多的领域发挥作用。