《食品安全导刊》刊号:CN11-5478/R 国际:ISSN1674-0270

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红外光谱在食品安全检测中的应用

2017-04-21 11:51:38 来源: 食品安全导刊

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    近年,基于光谱来检测食品安全成为话题。食品的光谱测量是运用可视光来判断食品的外观或者运用红外线来测量其内部组成的方法。前者分为测量形状、色彩等,形状便是三度空间的形状、色彩的话,测量全彩色的例子渐渐增多。后者是运用近红外线,以分析近红外线为中心来推进研究。在近红外线领域,因为其所得的光谱基本是中红外线领域的数倍,所以用PCR、PLS等多种变量解析的手法逐渐盛行。

红外线应用的范围非常广,在各自不同的领域都有不同的称呼。我们根据自己的利用目的,理解不同的红外线分类是非常有必要的。因此,在探讨红外线干燥时,特别是在红外光谱学和热利用等方面的差异要尤其注意。在光谱学领域,分为以分子的基准运动为基础的波长的中红外线、较短波长的近红外线、长波长的远红外线。一般中红外线以波数为单位的话,定义在4000~400cm,波长对应在2.5~25um。在中红外线领域出现的官能基础震动形成的近红外线,不仅频繁使用波长,波数使用的次数也很多。另一方面,在热利用上,以波长为单位的,一般未必有一个明确的定义,大概是在3um左右的,短波领域的近红外线,长波领域的远红外线。

红外光谱法分子是以电子状态、分子震动、全体分子的回转运动为基础的能量单位。电磁波一旦被分子照射到,在一定条件下分子就会被这个电磁波吸收掉。被吸收的电磁波的光子能量、跟分子能量和别的能量基准间的差距是相等的。这种变迁,光子的能量若是差了2个能量差的话,并不会引起什么事情,只要满足这个种类的规则便可以。红外线吸收,主要是分子震动或是与格子震动相关联的。某些随着光子震动而变化的分子的双极子动能,在这种情况下与分子震动相同的震动数的红外光谱被吸收。此外,化学结合的震动不仅是红外光谱,也可以观测到拉曼效果。红外线吸收是随着双极子动能变化来振动,拉曼(印度物理学家))效果是分级率变化的振动。多原子分子的振动运动非常复杂,被称作基准运动的可以通过简单的运动来表现。基准运动的数跟内部自由运动的数字是相等的。分子的基准运动是通过原本的全体分子引起的,某些特定的原子团是局部振动,被称作群震荡或特性振荡。群震荡的震动数比较一定,受周围影响情况较少。因此,以群震荡为基础的震荡光谱,在鉴别相同分子方面是非常有用的。分子内一定的分子团,也拥有固定的吸收带。吸收原子团的震动数,依存分子残存的部分仅仅显示出微弱的变化。

根据KBr锭剂法来检测的蔬菜,这些蔬菜以红外吸收光谱为基础,力求蔬菜外观的吸收系数,尤其是通过蔬菜物质来吸收红外线,通过水来吸收红外线之间的加成性设定,计算蔬菜弯管的吸收系数。果实的味道,甜味、酸味、苦味等和果实的香气适度融合,才能给予果胶、纸浆等物质适度的触感。酸是构成水果味觉的重要成分,跟其他成分的融合成了一个问题。糖和酸的比例很重要,被用作大多数水果的食味指标。糖度合算的测量方法,利用弯曲率的差Brix糖度计或滴定型的酸度计。这种是榨取出果实中的果汁,将果汁中的糖度与酸度进行检测,是一种破坏性质的测定法。与此相对应的,非破坏式测量法,因为保持了过时的形状和品质,对于生产者和消费者两方面都有好处。现在这种非破坏式检测法就是广泛运用了近红外光谱。水分,干燥量,Brix,糖度,与此相关的食物,近几年在各地相继报道出了良好的结果,但是尽管存在与酸度有关的研究,在装置方面还是达不到充分的精确度。

作者简介:高帅(1986-),男,汉族,硕士学位,工程师,新疆玛纳斯人,在乌鲁木齐县质量与计量检验所工作,任新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院食品农副所副所长;

陈冬梅(1978-),女,汉族,硕士学位,副高级工程师,新疆伊犁人,伊犁州产品质量检验所。

高帅 陈冬梅

 
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