現代近紅外光譜技術在食品檢測中的應用

□ 楊 燕 谷曉霞 張 偉 漯河市質量技術監督檢驗測試中心

在20世紀90年代末，伴隨著光譜分析技術的普遍發展，近紅外光譜技術隨之產生。近紅外光譜技術所產生的波長，大都位于1 000～3 000 nm，是當時發展最快的光譜分析技術。且依賴其優質的有機物定性原理以及定量結構分析的有效性，被廣泛地應用于我國各個領域當中，發揮良好的傳輸特性。近紅外光譜技術在食品領域上的應用具有重要作用，與傳統意義的食品檢測方法相比，更具環保性和高效性。

1 近紅外光譜技術的應用特點

1.1 技術應用優勢

1.1.1 減少檢測過程中對樣品帶來的損失

應用近紅外光譜技術，可以根據光纖傳播的形式來探測樣品是否出現異常，能夠有效地避免樣品出現破損。特別針對活體檢測過程，近紅外光譜技術的應用優勢更為明顯。

1.1.2 高效分析

傳統的食品檢測技術，往往需要在技術應用之前對食品進行預處理，才能完成對食品的檢測過程。應用近紅外光譜技術，便能夠直接省去對樣品預處理的環節，并且能夠保證對食品藥品的檢查過程所消耗的時間在一分鐘之內。可見，近紅外光譜技術具有分析速度快、能夠提高檢測效率的優點。

1.1.3 具有較好的傳輸性能

見外光譜技術所應用到的近紅外光，能夠在光導纖維當中進行有效的傳輸，從而對于實現多通道生產工藝流程的把控具有重要的監測意義。

1.1.4 節能環保

節能環保技術應用紅外光對樣品進行直接檢測，不會對外界環境造成影響和污染，因此符合我國當代國家發展進步的主題。

1.2 技術應用缺點

應用近紅外光譜進行測量時，被測的組分一般會大于0.1%，因此，由于被測組分包含的靈敏度略差，紅外光譜圖的變動會比較大。沒有經過事先的預處理，會導致處于不同狀態下的樣品進行同樣的測量，從而影響測量的結果。

2 應用近紅外光譜技術檢測釀造食物的質量

2.1 光譜技術用于檢測釀造食品的優勢

釀造食品是人們日常必備的食品和調味劑，一般情況下是通過化學方法來完成食物的釀造。因此，傳統意義上對于釀造品的檢測方法通常會應用到化學方法，在對樣品進行檢測的過程中，還需要對樣品進行預先的處理。應用紅外光譜技術能夠直接測量釀造品當中的各種營養成分，并且該項技術具有快速、無需應用化學物品及進行預處理等優點。

2.2 對于酒類的檢測

應用流動注射紅外光譜分析的方法，檢測飲料酒中含有的乙醇含量；探測白葡萄酒中所包含的各金屬元素的含量；測定紅葡萄酒在發酵過程中苯酚含量變化情況。一批專業的研究學者一直致力于研究食品質量無損檢測。

例如，中國農業大學的食品學院分析了紅外光譜分析法預測釀葡萄酒當中某種元素的變化情況。這項研究為釀酒企業和葡萄園主預測葡萄采摘的最佳時機以及檢驗葡萄質量是否良好提供了理論依據。該項研究通過列舉不同種方法進行光譜檢測，對釀造的葡萄酒糖度含量進行準確檢測，從而實現預測葡萄采摘最佳時期的目的。五糧液酒廠應用近紅外光譜技術，實現對于酒醅當中酸度、淀粉、還原糖以及水分含量進行測定，并且準確地應用波長較短的近紅外光譜來完成酒中乙醇含量的檢測。

3 近紅外光譜技術應用于牛奶及其制品的檢測

3.1 光譜技術檢測的兩個方面

應用近紅外光譜技術在對奶制品進行檢測的過程中，大致分為兩個層面：其中一種是離線檢測，應用紅外反射儀來完成對于食品樣品的反射檢測；另一種是進行線性檢測，在依靠光纖探頭來對存在于生產線的食品樣品進行質量檢測。

3.2 牛奶制品質量檢測實例

一批專門進行食品研究的科研人員，在對牛奶制品進行檢測的過程中，應用到牛奶理化質標檢測的方法，并且在應用偏最小二乘法的基礎上，搭建了一個正確模型，來進行數字濾波的預處理，能夠合理利用遺傳的最佳算法來完成波段的選舉。

以王立杰為首的研究部門，在聲光可調諧濾光器乳品成分檢測方法的過程中，應用整體檢測程序，實現了可靠性的熱設計，從而使檢測系統的熱性得以改善。經過完善后的系統，能夠在較短時間內趨于穩定，并且在運行一段時間后會出現光譜重復，使得變異系數降低到標準范圍。以呂麗娜為首的研究部門，完成了對牛奶主要成分分析的應用研究，該研究通過利用近紅外漫反射光譜，得出了牛奶在漫散射光當中傳播的主要方式，以及測量牛奶光線最佳的方法。這一過程同樣應用了偏最小二乘法來建立校正模型，通過對比實驗，得出了預處理的不同方法，以及不同譜區的不同建模特性。

4 結語

近紅外光譜分析法應用于食品檢測，相較于傳統的食品檢測方法具有一定的應用優勢。但也存在著許多不足，因此需要研究人員對該分析方法進行深入研究，實現近紅外光譜分析法的技術更新，降低檢測成本，擴大其應用范圍。