基于便攜式光譜儀的水產品孔雀石綠殘留檢測模擬實驗研究

闞立言

摘 要：近年來，孔雀石綠在不合格水產品體內殘留被頻繁檢出。因孔雀石綠具有較大毒性，水產品中孔雀石綠殘留檢測的研究受到了社會各界廣泛關注。便攜式光譜儀有著儀器輕便，分辨率高，操作簡便速度快，實驗成本低，無損檢測等諸多優點。本次研究設計孔雀石綠殘留模擬實驗，使用羅非魚為實驗材料，對實驗組和對照組光譜進行比較分析，發現兩組樣本有光譜差異，為探索利用高光譜技術對水產品孔雀石綠檢測展開進一步研究打下了基礎。

關鍵詞：便攜式光譜儀；食品安全與質量檢測；水產品；可見-近紅外光譜；孔雀石綠

中圖分類號：S948 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0086-02

1 引言

國內檢測部門通用的孔雀石綠檢測方法是高效液相色譜熒光檢測法[1]。此方法存在回收率差異大，分層有時不明顯，基線噪音不穩定等缺陷。[2]

高光譜技術具有無損檢測，設備輕便，操作簡單的優點。近年來，周瑤等[3]利用近紅外拉曼光譜檢測辣椒粉中蘇丹紅的含量；王曉彬等[4]使用高光譜成像檢測面粉中的偶氮甲酰胺等研究，說明高光譜技術在食品檢測領域被廣泛應用。

本研究擬選取羅非魚為實驗材料，測定羅非魚肌肉組織中的孔雀石綠殘留，利用便攜式光譜儀獲取其光譜，研究和分析含有孔雀石綠的羅非魚肉與正常的羅非魚肉之間光譜的差異，并探究不同注射量對于魚肉樣本光譜的影響。

2 實驗與方法

2.1 實驗儀器與材料

實驗采用USB2000+光譜儀，使用HL-2000鹵鎢燈光源。

本研究所用羅非魚購自水產品市場，已經檢驗不含孔雀石綠。實驗器材和試劑：100mL容量瓶三只，超微量電子天平，小燒杯兩只，玻璃棒，膠頭滴管，水槽，2mL注射器，刀具，孔雀石綠（分析純），超純水。

2.2 實驗數據采集

將羅非魚清水淋洗干凈，去鱗，沿背脊取肌肉部分，切成約3cm×3cm的三塊待用。準確配制100mL1μg/mL孔雀石綠標準溶液備用。

取三塊魚肉，分別測定其正中心的點光譜數據。再將三塊魚肉放置在燒杯中，準確稱量其質量，分別按照國標含量（我國要求孔雀石綠在水產品體內的檢出含量不得超過1μg/kg）、10倍國標、50倍國標注射孔雀石綠標準溶液，靜置。分別測定其正中心的點光譜數據。（圖1）

實驗數據處理使用ENVI和MATLAB軟件。光譜取450.32-950.73共1484個波段。得到光譜圖像如下（圖2、圖3）。

3 結果

3.1 光譜特征提取

在ENVI中進行包絡線去除處理，比對結果如下：

注射五十倍含量和十倍含量的魚肉樣本實驗組的反射率普遍比對照組高，在約540-600nm波段實驗組有一個小的吸收谷，在約830nm以后對照組反射率開始快速下降，而實驗組反射率變化不大。在約870-900nm波段，對照組有一個明顯的吸收谷，而實驗組沒有（圖2a、b，圖4a、b）。

注射0.9倍國標含量的魚肉樣本實驗組的反射率在620-720nm與對照組有一定程度上的重合，在約830nm以后對照組反射率開始下降，而實驗組反射率變化不大。在約930nm波段，對照組反射率陡降，而實驗組尚有較高反射率，實驗組在約930-950nm波段有吸收谷（圖2c、圖4c）。

分析實驗組的特征發現，注射國標含量的孔雀石綠的樣本的反射率低于另兩個樣本。進行包絡線去除處理后，發現三者基本相同，只在570-600nm、900-940nm的吸收谷強度有差異（圖3、圖5）。

3.2 光譜相似度對比分析

本研究借助光譜角距離，為以上分析結果提供印證，選取0.15rad作為判定閾值，光譜角計算結果顯示，十倍和五十倍注射前后光譜角距離遠大于0.15rad，國標注射前后光譜角距離比較小；注射50倍國標含量和10倍國標含量的魚肉，注射后的光譜角差異小于10-7，可以忽略，但是注射0.9倍國標含量的魚肉注射后光譜與前兩者光譜角距離相對較大。

4 分析與討論

4.1 孔雀石綠對魚肉光譜的影響

注射孔雀石綠后，魚肉反射光譜在大于850nm（近紅外）波段和500-600nm（綠光）波段發生了一定的變化。魚肉在約850-910nm的吸收谷移至約910-940nm。

4.2 不同含量孔雀石綠魚肉樣本光譜的差異

注射50倍國標含量和10倍國標含量的魚肉，其光譜注射前后差異較為明顯，可以明確指出其含量超標；注射0.9倍國標含量的魚肉，其光譜注射前后雖然有一定差異，但是與前兩者相比差異較小。

注射50倍國標含量和10倍國標含量的魚肉，注射后的光譜二者差異不大，很難判別其含量，但是注射0.9倍國標含量的魚肉注射后光譜與前兩者相對有差異。

5 結語

本研究基于便攜式光譜儀對水產品孔雀石綠殘留檢測展開了模擬實驗研究，得到以下結論：

（1）魚肉可見近紅外反射光譜在注射孔雀石綠前后有一定變化，尤其是在綠光波段和近紅外波段。

（2）孔雀石綠注射含量與魚肉樣本光譜變化大小有一定影響，高含量孔雀石綠的魚肉光譜變化相對較大，低含量孔雀石綠的魚肉光譜變化相對較小。

（3）本研究數據較少，有待后續數據精確處理和相關光譜庫建設工作的開展。

參考文獻

[1]GB-T 20361-2006，水產品中孔雀石綠和結晶紫殘留量的測定.

[2]劉少彬，王耀，鄒濰力，李希國，盧偉華.水產品中孔雀石綠測定方法的改進[J].現代食品科技，2010，26（3）：314-330.

[3]周瑤，李柏承，趙曼彤，王琦，張大偉.高光譜無損檢測辣椒粉中蘇丹紅含量[J].光電工程，2016，43（5）：27-34.

[4]王曉彬，黃文倩，王慶艷，等.應用近紅外高光譜成像技術檢測面粉中偶氮甲酰胺[J].光譜學與光譜分析，2018，（3）：805-812.