食品檢驗及生物分析中近紅外光譜的運用

◎ 周遵武

（萊陽市春雪食品有限公司，山東 煙臺 265200）

近紅外線光譜技術主要是在食物樣品檢驗的基礎上，無損分析樣品。它的優勢在于能夠準確合理地分析成分，并有著一定的定量性與整體協調性。近紅外線光譜技術也在多個領域中投入使用，如石油化工、食品加工、臨床醫學等區域。

1 近紅外光譜簡介

近紅外光是非可見光的一種，屬于電磁波范疇，并能夠實現波長的自動性變化。如果波長超過一定的范圍，則處于可見光區。而如果波長過短，則處于中紅外線區域。因此，近紅外光是介于中紅外線光和可見光之間。食物樣品在紅外線區域時，樣品分子會在光伏的照射下產生振動。振動產生的諧波會影響分子的基態變化，甚至會在不同強度的照射幅度下使光譜更加豐富。近紅外線光譜的信息結構不同，在被測樣定量的前提下實現基本的檢測工作。另外，近紅外線光譜技術的發展離不開計算機系統，它是根據化學定量成分進行物質的深化，并通過光譜帶的浮動制定基本的信息化表格，將整體的形式呈現出來。

2 近紅外線光譜在食品檢驗中的應用

（1）在食用色素檢驗中的應用。食用色素是食品安全的一種突出問題，它在多種食品中都是必不可少的成分之一，如汽化飲料、QQ糖、膨化產品中都含有食用色素。在不超標的情況下，它對人體的危害性不大。食用色素的優勢在于能夠延長食品的保質期，利于改善食品的味道，增加其中的營養成分等。同時，它也能使食物的色澤看起來更加鮮艷，增強口感。但長時間食用會令人體中積累過多的腐化物，甚至引發癌癥。而近紅外光譜技術能夠準確地檢測食用色素的成分，并快速的分辨出其中的成分比例。以橄欖油中摻雜芝麻油為例，首先，建立基礎模型，從定性與定量兩個方面分析。驗證食物中所含的色素分子流動數值，當定性識別率達到100%時，則說明其中的色素成分超標。再如，一些食品加工者為提升盈利空間，會在鮮牛奶中加入一些還原乳，近紅外線光譜技術也能檢測。當摻入的比例是整體鮮牛奶成分的20%以上時，定性識別率則會超過95%，出現警戒現象。對不同樣本可以采用不同的測量方式。近紅外線光譜中的漫反射、鏡面反射都是非常好的方式[2]。

（2）在轉基因食品檢驗中的應用。轉基因食品是近幾年來廣受關注的一種食品，近紅外光譜檢驗技術是利用當前的生物因子，區分食物的內部元素和外部結構的方法之一。近紅外線光譜能夠有效地檢測轉基因食品，通過轉基因食品所含有的離子數量和各離子所占的比例進行判定。從化學因子解剖的角度出發，測定鋅、鐵、鈣的含量，并繪制出光譜漫射圖。檢驗人員可根據圖譜清楚地判斷該食物是否為轉基因食品。利用此技術，能夠識別轉基因大豆油和非轉基因大豆油，并分析煙草是否在低碳的環境下生長，是否屬于轉基因產品。同時，檢驗人員也可采取隱形變量選取的方式研究，根據近紅外線光譜中所形成的分子比例，建立坐標軸下的系數分析路徑。在正常的情況下，化學信息中第一成分所占的比例非常大。如果第二成分與第三成分的總和與第一成分持平，則說明轉基因中的成分未超過規定數值。如果前者數值大于后者，則說明轉基因成分過多[3]。

（3）在微生物領域中的檢驗。近紅外線在微生物領域中的檢驗方式多種多樣，且體系性十分強，精確度極高。傳統檢驗過程中國的微生物測試法主要是利用聚合酶分子的動態結構和反應，但它的準確性不如近紅外線檢驗技術。在該技術的基礎上，工作人員以樣本為載體，按照原始數據的組合方式重新排列，從線性因子的組合程序出發，按照分子能量的高低判斷。如果能量的擴散速度相對較快，磁體共振規律呈現出上下浮動的現象，則說明微生物在食品中的成分過多。同時，也可以通過線性規則判斷。正常情況下，近紅外線光譜有兩條定量路徑，將不同路徑分別命名為X和Y。當X和Y出現重疊的情形時，則說明分子間的間距過于密集，甚至呈現出無規則變化趨向，則可判斷食品中還有一些有害的微生物[4]。

3 結語

本文從近紅外線光譜技術的簡介出發，分析其在食品檢驗中的應用。從而得出，近紅外線光譜在各領域都有著廣泛的適用性，不僅可檢測食品中的色素，在微生物、轉基因等領域中也有著一定的適用性。其檢驗方法非常準確、快速，同時技術性強，能夠為食品的安全建設奠定良好基礎。

參考文獻：

[1]吳志生.中藥過程分析中NIR技術的基本理論和方法研究[D].北京：北京中醫藥大學，2012.

[2]劉家水.近紅外光譜技術應用于南板藍質量評價方法的研究[D].廣州：廣州中醫藥大學，2013.

[3]郭志明.基于近紅外光譜及成像的蘋果品質無損檢測方法和裝置研究[D].北京：中國農業大學，2015.

[4]莊勝利.近紅外光譜技術快速檢測嬰兒配方奶粉中脂肪酸營養指標研究[D].北京：北京工業大學，2014.