食品安全检测中的近红外光谱技术分析

□ 潘振朝 广东产品质量监督检验研究院

食品安全检测中的近红外光谱技术分析

□ 潘振朝 广东产品质量监督检验研究院

近年来，人们越来越注重健康，也越来越重视食品安全问题，所以设立一种快速检测食品安全的方法就显得迫在眉睫了。近红外光谱分析技术以其分析速度快、无损、预处理简单、易于实现在线检测等特点，已发展成为一种广泛应用于食品安全检测及质量控制的快速分析新手段。近红外光谱技术主要作用于肉制品、乳制品、果蔬粮食等方面，本文就近红外光谱技术为例，对其应用特点和应用前景进行阐述。

近红外光谱技术；食品安全问题；食品安全检测

俗话说：“国以民为安，民以食为天”。食品安全问题已经上升为世界性的问题，因为它跟人民的生活健康紧密相关，所以受到了各国人民的关注。为了加强食品安全的检测力度，政府出台了《食品安全法》。食品安全检测能力是食品安全的重要保障，相应的检测技术和方法也就成为国内外钻研和关注的焦点。近红外光谱技术是一种快速分析物质成分的技术。在近几年科学技术快速发展的带动下，近红外技术也食品质量安全监测检测领域得到开发，迎来了它的春天。

1 关于近红外光谱分析技术

1.1 近红外光谱分析技术

近红外光谱技术，简称NIR。众所周知，光是介于可见光和中红外光之间的电磁波。据美国材料检测协会(ASTM)定义，波长为780～2526 nm的光谱区称为近红外光谱区，但是通常又将近红外区分为近红外短波和近红外长波两大类。其中，近红外光谱分析技术属于现代光谱技术，是现代电子科学技术、光谱分析技术、计算机技术以及化学计量技术的结合体。近红外光谱可记录物质基团中基团振动的合频信息，例如O-H（氢氧基团）、N-H（氢氮基团）等，都可以在其近红外光谱中找到相应的信号，而且光谱图显示稳定，有特定的吸收点，重要的是吸收特点也为近红外光谱的定性定量分析提供可靠的依据。

1.2 近红外光谱分析技术的优点

（1）跟其他分析检测技术相比，它的分析速度快，样品检测时间可以在1 min之内搞定。

（2）分析效率高，可以同时检测样品的多个组分的性质，能给出精准的检测结果，检测样品的种类繁多，而且还可以直接检测不同物理状态的样品，无论是液态、固态或是胶状态的样品都能进行检测。

（3）不损伤样品，也就是无损检测，这个优点被广泛应用于活体医疗临床等方面。

（4）近红外光在光导纤维中具有优良的传输性能，所以便于在线检测和分析。此外，它还顺应了可持续发展，不会对环境造成污染，环保无公害。

1.3 近红外光谱分析技术的缺点

（1）由于近红外光谱技术被广泛应用在食品检测方面，而且被检测组分一般大于0.1%，因而它的灵敏度就会比较低。

（2）虽然近红外光谱能提供精确的数据结果，但是由于它的变动性较大，如果样品未没有按照规定进行预处理，那么样品的状态、测定的方式或者测定的条件都会对结果造成影响。

（3）如果一种基团在近红外光谱区的多个波长处都有吸收，那么这就会出现在一个波长处同时会有多个谱峰交错重叠的混乱现象，对测验的精准度造成影响。

2 近红外光谱检测技术应用的安全检测食品

2.1 应用于果蔬检测

在我们日常生活中食用的果蔬中都含有许多的维生素C和一些可溶性的固形物。这些物质通过近红外光谱检测分析得出数据含量。维生素C作为评判果蔬类营养价值的重要指标之一，有着不可忽视的作用。但是，果蔬的种植方法和品种类别对维生素C的含量有不同程度的影响。维生素C的含量很容易被破坏损失，特别是在运输或者存储的时候时常发生。因此，利用近红外光谱技术对果蔬进行检测时，通常会选择700～1200 nm的波长，依次经过多次检测后，再来详细分析存在于检测过程中测验误差，然后选择误差最小的一组作为检测的最终结果。当需要检测果蔬中的可溶性固体物时，一般会选择850～1100 nm的波长，分析其相关测验数据。

2.2 应用于肉制品检测

近红外光谱技术还在可以应用在肉制品的品质检测中，主要集中日常的肉类检测（如猪牛羊等）。以欧美国家食用牛肉为主，所以近红外光谱多以牛肉为检测对象。如利用近红外光谱预测牛肉的嫩度，利用近红外光谱鉴别猪肉和牛肉等。

针对猪羊肉，近红外光谱的作用主要是用于检测腌猪肉的饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸以及羊肉脂肪酸成分。

对于鱼制品（如鱼产品、鱼糜和鱼丸等）品质检测来说，除了测定分析其组成成分外，还有研究了其的物理特性以及加工过程量的控制，而且市面上已经有急用近红外光谱技术对鱼产品进行研究处理的实验报告。

社会经济不断发展，人们开始着重关注食品安全问题，健康成为当下热点话题。有关部门将引进红外测温仪检测食品内含化学药物或残留。但是近红外光谱技术存在一定的局限性，且将其应用于食品会出现的后果问题还待以研究[1]。

2.3 应用于乳制品检测

早在20世纪50年代末，近红外光谱技术就已应用于乳制品分析中。到了80年代，媒体报道都是关于近红外光谱技术应用于乳制品的影响，随后这种技术逐渐广泛采用。近红外光谱技术与光纤技术的完美结合实现了跨区域和跨种族的检测，对来自不同区域不同种类奶牛生产的牛奶含量都能检测。近年来国内对乳制品的研究主要集中在奶粉和鲜奶的质量控制方面。

在奶制品检测当中，近红外光谱技术分为两大类：①在线检测。②离线监测。

近年来，人们开始重视乳制品中奶酪的制作过程。近红外光谱分析在这里的作用是计算软奶酪的内部参数，得出预测公式。在奶酪制作过程中运用近红外反射，观察参数在散射中的变化；将近红外技术和光纤探头相结合来检测奶酪中的矿物质成分，以此来统计数据，收集对奶酪质地结构的评价建议，从主要目标消费者出发，调查消费者消费最多的奶制品，对商品外包装进行重点检测。品质是研究的重点[2]。

2.4 应用于酿造食品检测

在我们生活中用到的酱油、醋和酒等都是酿造食品。这些食品中含有许多还原糖、氮和乙醇。这些物质都可以通过近红外光谱分析技术检测出来。在传统的检测方法中，必须要在样本中添加化学试剂才能检测到相应成分。但是近红外光谱技术可以不用化学试剂直接检测酱油中的总氮、总酸和酒中的乙醇含量等。

2.5 应用于其他食品检测

该技术除了可以检测有机酸、咖啡因和果糖等物质外，同时还可以用来判别真假，例如，检测茶叶中的茶多酚、氮水化合物和咖啡碱等成分的含量；对饼干面包、蛋糕中水分、蛋白质和脂肪的含量进行检测；对食用油中的酒精、黄色素和酸值等进行检测的实验；近年来兴起的转基因食品进行检测。该技术也能检测转基因食品中的染色体变化以及蛋白质的含量。

3 结语

人们对食品安全的逐渐重视，近红外光谱技术运用于食品安全检测的作用越来越显著，技术研发的越来越成熟完善，近红外光谱技术应用于食品品质的分析也越来越广泛[3]。

对食品安全的质量安全检测是重要的食品安全保障手段，具有重大的现实意义。目前近红外光谱对各种食品的分析仍然存在一定局限，光谱技术对检测样品数量的精确和样本代表性的要求较高，研究专家要具备专业的化学分析知识，遵循标准方法规定进行试验检测。总体来看，近红外光谱技术优势还是大于劣势的，打破了常规检测过程缓慢，污染严重的缺陷。因此，随着全球化的不断推进，人们对物质生活需求上涨，食品安全成为关注重点，近红外光谱技术将在食品质量安全检测分析领域成为领头军。

[1]韩东海,鲁超,刘毅.生鲜乳中还原乳的近红外光谱法鉴别,光谱学与光谱分析,2007,27(3):465-468.

[2]刘福莉,陈华才,姜礼义.近红外透射光谱聚类分析快速鉴别食用油种类.中国计量学院学报.2008.19(3):278-282.

[3]梁丹.近红外光谱分析技术在食品品质鉴别检测中的应用,广西轻工业,2008,120(11):11-12.