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红外光谱技术与其在食品检测中的应用
摘 要：本文首先分析了红外光谱技术的原理及分类,然后说明其优缺点,最后论述其在婴幼儿食品检测中的应用.
关键词：食品检测；红外光谱技术；婴幼儿食品
Abstract：Firstly, the principle and classification of infrared spectroscopy were analyzed, then itsadvantages and disadvantages were explained. Finally, the application of infrared spectroscopy in infant fooddetection was discussed.
Key words：Food detection; Infrared spectroscopy; Infant food
中图分类号：O657.33；TS207.3
食品安全问题不断突显,这引起了社会各界的关注,同时对于食品检测也提出了更高的要求.相关部门就需要与检测的实际情况结合起来,引进先进的检测技术,如红外光谱技术就可以在很大程度上解决食品安全问题.
1 红外光谱技术的原理及分类
1.1 原理
当连续波长的红外光通过物质,其物质分子中的某一个基团振动频率或者是转动频率与红外光频率能够保持一致,其分子就吸收能量,从原本的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级,分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁,该处波长的光就被物质吸收.因此,红外光谱法实际上就是按照分子内部原子之间的相对振动以及分子转动等对应的信息,从而对分子结构加以确定,对化合物进行鉴别分析的一种方法[1].
1.2 分类
红外光谱技术包含远红外光谱技术、近红外光谱技术、傅里叶变换红外光谱技术等.其中,远红外光谱技术是利用远红外区物体吸收光谱,该区域光源能量偏弱,吸收谱带以纯转动跃迁、液体里重原子伸缩振动为主,通常不会对远红外广谱区开展定量分析工作；近红外光谱技术具备四种形式的能量,分别是平动能与振动能、转运能、电子能.近红外倍频与合频吸收比中红外更弱一些,由于背景较为复杂,很容易发生谱峰重叠的问题,要利用化学计量获取有效信息.傅里叶变换红外光谱技术,其光谱技术是快速的,无损食品分析的检测技术,主要是利用化学计量学的方法来相互结合,从而做出定量与定性分析.
2 红外光谱技术的优缺点
2.1 优点
在食品检测中,红外光谱技术能满足检测不同物质的需求,这样的检测方式能保证极高的效率与准确率.通过红外光谱技术,不需要操作人员掌握多么高的操作技术就可以熟练使用.与其他的食品检测方法相比,红外光谱技术检测食品基本没有污染,能更好地满足保护环境的现实需要.另外,通过红外光谱技术来检测食品,可以确保食品的完整性,并且还不会破坏食品本身的结构,从而可以提升食品安全检测工作的质量.
2.2 缺点
利用红外光谱技术检测食品时,要基于光谱图将检测结果呈现出来,这就对工作人员提出了比较严格的专业技术要求.与此同时,利用红外光谱技术进行检测时,还需要重点分析其灵敏度问题.此外,针对红外光谱技术来检测食品安全,不会受到外界的影响与干扰,确保了检验结果的准确性[2].
3 红外光谱技术在食品检测中的应用
3.1 近红外光谱技术
近红外光谱技术可用于不同食品的检测,如是否在纯牛奶里面掺加还原奶,通过建立模型就能形成鉴别还原奶的模型,正确率为90% ～ 100%.针对原料奶酸度以及pH 值构建最小二乘法定量模型来校正,两种预测值之间的平均误差低于0.5%.通过多元散射校正作为主要的处理方式,再与偏最小二乘法建立牛奶之中氯霉素残留定量分析的校正模型,利用缩减模型,可预测样品之中的氯霉素含量.PLS 是对红外漫反射光谱重叠进行分析的重要信息,能科学合理地规避各种各样的干扰因素.基于以上实验,能构建检测系统.并且,在这一个系统之中,基于600 ～ 1050 nm 获取非均脂牛奶的近红外光谱,就可以对牛奶中乳糖、脂肪及蛋白质等成分加以检测.
3.2 定量检测
定量检测用于解析油脂类食品,通过使用碘的量判断油脂脂肪酸的不饱和程度,酸值则利用油脂的酸败度进行判断,过氧化值利用氧化度来分析,不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸可以直接利用食用油的品质来进行检测,据此可以对食用油的优劣进行判定.如果利用常规的试验方法来对数值进行测定,不但会增加化学试剂的使用量,同时还会浪费样品,无法确定测定的具体时间,要投入大量的人力和物力.然而,利用红外光谱技术、化学计量学,就能形成校正模型,检测油脂脂肪酸与过氧化值等,达到检测和鉴别食品的目的.
3.3 定性鉴别
FITR 检测技术能用于检测黑木耳、黑牛肝菌、银耳等菌类食品,只是光谱反映效果有区别.对于红外光谱技术,分析谱峰数据,黑木耳和银耳谱峰较为接近,它们和黑牛肝菌比起来还存在一定的差异.通过对吸收强度数据的分析,就可以直接区分出银耳与黑木耳.通过红外线指纹图谱技术结合成分分析法对山药进行检测,就可以区分山药的种类.通过聚类分析的方法,可以形成二线线性投影图,这样就可以使其鉴别更加直观.通过FTIR 方法来对小麦品种根部进行红外光谱分析,也能清楚了解不同小麦品种红外光谱图存在较大的差异,这一种方法在小麦类的食品检测之中应用较为广泛[3].
4 近红外光谱技术在婴幼儿食品检测中的应用
在对食品检测之中红外光谱技术的原理、种类与应用进行分析之后,针对婴幼儿食品检测,利用近红外光谱技术进行具体的应用分析.
4.1 在奶粉检测中的应用
奶粉理化指标包含了水分、蛋白质、脂肪、乳糖等,并且还有少量的钙、铁、锌等矿物质,这些指标决定了奶粉的品质与级别,直接关系婴幼儿的生长发育.所以,对于奶粉之中的指标成分进行检测,并且鉴别奶粉掺假具有重要的意义.通过近红外光谱检测技术,可以直接建立鉴别市场销售奶粉是否掺假行为的模型.如果掺加物含量超过1%,建立的模型的预测及判别率达到100%.利用傅里叶近红外光谱技术,先建立婴幼儿奶粉脂肪酸含量的近红外模型,接着通过外部检验、交互验证,就可以分析模型本身的可靠性,经过实践验证,近红外模型拥有良好的预测能力,因此逐渐成为婴幼儿配方奶粉之中脂肪酸快速筛查的一种有效方法.通过近红外光谱技术结合混合变量选择方法,从而对奶粉之中的铁锌含量加以预测,通过连续投影算法、无信息变量消除法等方式来选择波长变量,再结合偏最小二乘支持向量机法,就可以建立出铁与锌的近红外光谱定量模型.结果显示,运用UVE-SPA 选择变量之后,再使用LS-SVM 就可以对奶粉锌含量加以预测；通过运用UVE 选择变量,也可以通过LS-SVM建模来预测奶粉之中的铁含量.
4.2 在米粉检测中的应用
米粉,作为婴幼儿食品的一类,其食用量较大.商家为了延长米粉的保质期,一般会进行辐照灭菌处理,虽然随着辐射剂量的增多,灭菌的效果会进一步提升,但过量的辐射剂量会影响食品的品质,从而影响米粉的安全性.因此,国家也直接规定婴幼儿的食品不能使用辐射来进行处理.所以,对于婴幼儿米粉之中辐射剂量进行检测,对于确保婴幼儿米粉安全有重要的意义.近红外光谱技术凭借其高效准确、快速及无损样品等优点,被应用到米粉辐射剂量分析中.另外,基于可见- 近红外光谱技术的无损检测、快速检测,利用主成分分析法来进行聚类分析,就可以建立不同米粉样品的定性分析模型,满足不同剂量辐照处理的米粉快速鉴定,进而对米粉类产品是否经过辐照灭菌或者是实际的处理剂量进行检测[4].
5 结语
通过红外光谱技术来对食品的安全性进行检测,能够提升食品安全检测质量其准确率.但是,在食品安全检测领域,红外光谱技术的应用还没有达到极致,只有通过更进一步的研究,才能够提供强大的支持,更好地辅助食品安全质量检测工作的持续开展.
参考文献：
[1] 程淑艳. 近红外线光谱技术在食品检测中的运用研究[J]. 化工管理,2018（15）：69-70.
[2] 张 芳,周 昊,徐寸发,等. 红外光谱结合化学计量学在食品检测中的应用[J]. 安徽农业科学,2018（12）：23-26.
[3] 潘振朝. 食品安全检测中的近红外光谱技术分析[J]. 食品安全导刊,2017（15）：124-125.
[4] 黄 谦,朱明扬,刘剑波,等. 光谱检测技术在食品检测中的应用[J]. 食品安全导刊,2017（12）：102-103.
红外光谱论文范文结:
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