拉曼光譜技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

□ 張仁正 貴州省食品檢驗(yàn)檢測(cè)所

1 拉曼光譜技術(shù)

拉曼光譜技術(shù)是指利用物質(zhì)產(chǎn)生的拉曼散射效應(yīng)，不同物質(zhì)產(chǎn)生獨(dú)特的振動(dòng)模式，根據(jù)振動(dòng)模式判斷物質(zhì)中的基因種類(lèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的分析[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，拉曼技術(shù)也得到發(fā)展，傳統(tǒng)的拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)易受到熒光干擾，新的拉曼光譜可以很好地克服干擾，如傅里葉拉曼光譜、表面增強(qiáng)拉曼光譜、激光共振拉曼光譜和共聚焦顯微拉曼光譜等。

2 拉曼光譜技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 拉曼光譜技術(shù)在食品成分檢測(cè)中的應(yīng)用

食品中所含成分復(fù)雜且種類(lèi)十分豐富，常見(jiàn)檢測(cè)成分有碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、維生素、核酸等，而傳統(tǒng)檢測(cè)方法有高效液相色譜法、氣相色譜法、質(zhì)譜法等。這些檢測(cè)方法不僅操作復(fù)雜，需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行，樣品前處理要求高，而且不能進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，拉曼光譜分析技術(shù)可以很好地克服這些缺點(diǎn)，在食品成分分析中發(fā)揮著重要作用[2]。

2.1.1 碳水化合物

碳水化合物是水果中重要組成成分，拉曼光譜可以很容易地檢測(cè)其特征基團(tuán)如C=N,C=S,CC鍵等，但是因?yàn)樘妓衔锏姆肿恿看螅之悩?gòu)體分析難度大，所以拉曼光譜在單糖、低聚糖方面的鑒別比較占優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，各項(xiàng)研究獲得了甘蔗糖、甜菜糖、纖維低聚糖、果糖等小分子碳水化合物的拉曼光譜線，還對(duì)摻雜在楓樹(shù)糖漿中的甘蔗糖和甜菜糖進(jìn)行了定量分析，檢測(cè)準(zhǔn)確度高達(dá)95%。

2.1.2 脂質(zhì)

脂質(zhì)包括油和脂，一般有甘油三酯和脂肪酸組成，拉曼光譜技術(shù)主要檢測(cè)脂肪酸組成、含油量及動(dòng)物脂肪的結(jié)構(gòu)三個(gè)方面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油脂品質(zhì)的控制及監(jiān)測(cè)，篩選。最早的研究中拉曼技術(shù)就已經(jīng)用于檢測(cè)植物油中的順?lè)唇Y(jié)構(gòu)，現(xiàn)在很多研究都對(duì)各類(lèi)含脂物質(zhì)中脂肪酸含量做了研究，并探究了各種基團(tuán)之間的相關(guān)性以及最優(yōu)峰[3]。

2.1.3 蛋白質(zhì)

作為六大營(yíng)養(yǎng)素之一的蛋白質(zhì)，能為人體提供必需的能量和氨基酸，食品中氨基酸的種類(lèi)和含量更是評(píng)價(jià)食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，通過(guò)研究蛋白質(zhì)，指導(dǎo)人們正確攝取營(yíng)養(yǎng)。不同食品中蛋白質(zhì)種類(lèi)和含量差異很大，所以對(duì)蛋白質(zhì)的研究也十分困難[4]。隨著檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)分析方法不能滿(mǎn)足檢測(cè)要求，拉曼光譜分析方法不僅僅可以通過(guò)圖譜中的特征參數(shù)得到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等信息，還可以通過(guò)側(cè)鏈微環(huán)境的化學(xué)分析判斷出蛋白質(zhì)所處的環(huán)境變化，如pH、溫度的變化。

2.1.4 維生素

維生素可以根據(jù)其溶解性分為水溶性維生素和脂溶性維生素，研究人員對(duì)8種水溶性維生素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明拉曼光譜法對(duì)維生素測(cè)定具有可行性，檢測(cè)高效快速。

2.1.5 色素

因?yàn)楹}卜素類(lèi)色素在拉曼分析中特征峰值明顯，所以色素檢測(cè)中拉曼光譜分析主要應(yīng)用于胡蘿卜素類(lèi)色素，通過(guò)檢測(cè)樣品中色素含量，可以判斷蔬果的成熟度，以及內(nèi)部是否腐爛變質(zhì)等。

2.2 拉曼光譜技術(shù)在食品非法添加物檢測(cè)中的應(yīng)用

近年來(lái)食品安全事件頻頻曝光，食品安全形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻。一般來(lái)說(shuō)，食品安全問(wèn)題的產(chǎn)生主要有兩種類(lèi)型，非法添加物的使用以及食品添加劑的過(guò)量添加，如三聚氰胺、蘇丹紅、孔雀石綠等非法添加物。傳統(tǒng)檢測(cè)非法添加物的方法有很多缺點(diǎn)，拉曼光譜分析法的優(yōu)點(diǎn)使得其在監(jiān)察部門(mén)檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。

2.2.1 牛奶中三聚氰胺的檢測(cè)

最早牛奶中蛋白質(zhì)的檢測(cè)是使用凱氏定氮法，所以才會(huì)有牧民為增加牛奶中含氮量向牛奶中添加三聚氰胺，爆發(fā)了全國(guó)關(guān)注的三鹿毒奶粉事件。從那之后，國(guó)家對(duì)牛奶中三聚氰胺的檢測(cè)十分重視，相應(yīng)出臺(tái)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法，有高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜-質(zhì)譜法，但其檢出限都難以滿(mǎn)足牛奶在收購(gòu)運(yùn)輸加工過(guò)程中的快速檢測(cè)要求。趙宇翔等人利用拉曼光譜分析了牛乳中三聚氰胺，檢出限遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，而且分析時(shí)間只有幾分鐘，常見(jiàn)的含氮化合物也難以對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾。

2.2.2 蔬果中農(nóng)藥殘留的檢測(cè)

蔬果中的農(nóng)藥殘留也是造成人體健康威脅的重要原因，每年因?yàn)檗r(nóng)藥殘留中毒的人不計(jì)其數(shù)。目前，拉曼光譜技術(shù)在農(nóng)殘檢測(cè)方面取得重大突破。一般來(lái)說(shuō)，農(nóng)殘檢測(cè)分為兩個(gè)部分，一是將獲得各種蔬果的拉曼光譜圖，在檢測(cè)時(shí)可以瞬間識(shí)別出來(lái)；二是獲得標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)藥的拉曼光譜圖，建立數(shù)據(jù)庫(kù)和模型，最后在獲得樣品表面的拉曼圖譜后，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比對(duì)蔬果表面的農(nóng)藥殘留進(jìn)行定性和定量分析。