紫外可見分光光度計在食品檢測中的應用

王勇

1 概述

紫外可見分光光度計對于分析人員來說是最有用的分析工具之一，幾乎每一個分析實驗室都離不開紫外可見分光光度計，在食品檢測中也是如此，可以用來進行食品的多種成分分析和檢測，應用十分廣泛。

1.1 紫外可見分光光度法

紫外可見分光光度法是利用物質分子對紫外可見光譜區的輻射吸收來進行分析的一種儀器分析方法。這種分子吸收光譜產生于價電子和分子軌道上的電子在電子能級間的躍遷，它廣泛應用于無機和有機物質的定性和定量分析。

朗伯一比耳定律（lamber-beer）是光吸收的基本定律，俗稱光吸收定律，是分光光度法定量分析的依據和基礎。當入射光波長一定時，溶液的吸光度A是吸光物質的濃度C及吸收介質厚度I（吸收光程）的函數。其常用表達式為：

1.2 紫外可見分光光度計

紫外可見分光光度計是基于紫外可見分光光度法的原理工作的常規分析儀器。根據光路設計的不同，紫外可見分光光度計可以分為單光束分光光度計、雙光束分光光度計和雙波長分光光度計。

各種型號的紫外可見分光光度計，就其基本結構來說，都是由5個基本部分組成，即光源、單色器、吸收池、檢測器及信號指示系統。

本文著重介紹的是食品檢測中應用的優尼柯公司生產的UV-2600紫外可見分光光度計，技術參數如下：

（1）光譜帶寬：

1.8nm（4nm可選），2nm

（2）光度精度：

±0.2%T

（3）光度重復性：

±0.15%T

（4）波長范圍：

320-1 100nm，190-1100nm

（5）波長精度：±0.5nm

（6）波長重復性：0.15nm

（7）波長顯示：0.05nm

（8）雜散光：≤0.03%T

（9） 光度范圍：0～200%T，－0.4～4.0Abs

（10）光學系統：雙光束比例檢測（單光束可選），1200條/mm衍射全息光柵。

1.3 紫外可見分光光度計的特點

1.3.1 應用廣泛

在國際上發表的有關分析的論文中，光度法約占28%。由于各種各樣的無機物和有機物在紫外-可見區域都有吸收，因此均可借此方法加以測定。在食品行業，紫外可見分光光度計被廣泛應用于食品檢測之中。

1.3.2 儀器價格相對低廉且分析成本低

紫外可見分光光度計價格相對低廉，分析成本低，在使用過程中儀器幾乎沒有什么耗損。食品企業大多屬于中小企業，規模不大且利潤薄，降低食品檢測費用尤為重要，用紫外可見分光光度計作為主要檢測儀器可以大大降低企業檢測成本。

1.3.3 操作簡便、快速

對一些保質期較短的食品檢測，要求操作簡便、快速，比如鮮牛奶的保質期短（僅ld時間），對它的檢測必須簡便、快速，用紫外可見分光光度計就可以很好滿足此要求。

1.3.4 準確度高

對于一般的分光光度法來說，濃度測量的相對誤差在l%～3%范圍內，如采用示差分光光度法測量，則誤差往往可減少到千分之幾。

2 紫外可見分光光度計在食品檢測中的應用

當分子中含有1個或更多的生色基團（即具有不飽和鍵的原子基團），輻射就會引起分子中電子能量的改變。常見的生色基團有：

如果2個生色基團之間只隔l個碳原子，則形成共扼基團，會使吸收帶移向較長的波長處（即紅移），且吸收帶的強度顯著增加；當分子中含有助色基團（0）時，也會產生紅移效應。常見的助色基團有：

這些基團在食品和食品添加劑中大量存在，所以紫外分光光度計在食品檢測中的應用有著無可比擬的優越性，其主要用途有以下幾點：

2.1 光度測量

在食品生產中，為了保證有顏色的飲料（如可樂、果汁及茶飲料）產品的顏色一致，可以在可見光區用紫外可見分光光度計來測定其吸光度值，使色差符合產品要求。在發酵業中可通過測定吸光度值來確定產品的發酵完成程度。對于一些成分比較單一的產品也可通過測定吸光度值來確定產品合格與否。比如判定營養增強劑維生素B1的質量就可以在400nm下測定其吸光度值，當其值不超過0.02時，即可確定為合格品。

2.2 成分的定性分析

物質的吸收光譜本質上就是物質中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波長的光能量，相應發生了分子振動能級躍遷和電子能級躍遷的結果。由于各種物質具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結構，其吸收光能量的情況也就不會相同，因此每種物質都有其特有的、固定的吸收光譜曲線，可根據吸收光譜上的某些特性波長處的最大吸收峰（峰值）和波形圖來判斷某種物質是否存在。在食品生產中會使用一些食品添加劑，為了確定食品添加劑的質量，可以用紫外可見分光光度計對其進行光譜掃描。例如對食品中涉及的一些復合甜味劑、復合防腐劑和復合鮮味劑等就可以用紫外可見分光光度計進行一次全面掃描，以排除違禁添加劑的使用。另外，此方法還可以在物質結構分析方面作為紅外光譜（IR）、核磁共振（NMR）、質譜（MS）等方法的輔助手段。

2.3 成分的定量分析

對于食品衛生安全檢測中一些含量需要嚴格控制的成分項目，可以用紫外可見分光光度計來準確檢測。食品中常用紫外可見分光光度計測定的項目見下表。

表1 食品中可用紫外可見分光光度計檢測的項目表

2.4 DNA/蛋白質分析

DNA/蛋白質為生物大分子，所產生的紫外光吸收往往是其分子內的小基團所引起的，例如嘌呤堿、嘧啶堿、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和肽鍵等。嘌呤堿、嘧啶堿以及由它們參與組成的核苷、核苷酸及核酸對紫外光有強烈的吸收，在吸收波長260nm處有最大吸收值。在蛋白質分子中，酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）殘基的苯環含有共扼雙鍵，該共扼雙鍵對紫外光有吸收（其中最大吸收Tyr在吸收波長274nm處；Phe在吸收波長257nm處；Trp在吸收波長280nm處），從而導致蛋白質對紫外光有吸收。肽鍵對紫外光的最大吸收在吸收波長238nm處。利用這個特性可以準確、可靠地測定乳制品中蛋白質含量。

3 結語

總之，紫外可見分光光度計基本可以滿足廣大中小食品企業食品檢測分析的需要。隨著科學技術的發展，紫外可見分光光度計還可和其他分析儀器聯機，使其應用范圍更加廣泛，能在更多的領域發揮作用。