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食品安全检测中的近红外光谱技术分析

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上一篇：食品安全建设中动物检疫监督的重要作用

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124 食品安全导刊 2017年5月
Technology
科技
工艺技术
俗话说：“国以民为安，民以食
为天”。食品安全问题已经上升为世
界性的问题，因为它跟人民的生活健
康紧密相关，所以受到了各国人民的
关注。为了加强食品安全的检测力度，
政府出台了《食品安全法》。食品安
全检测能力是食品安全的重要保障，
相应的检测技术和方法也就成为国内
外钻研和关注的焦点。近红外光谱技
术是一种快速分析物质成分的技术。
在近几年科学技术快速发展的带动下，
近红外技术也食品质量安全监测检测
领域得到开发，迎来了它的春天。
1 关于近红外光谱分析技术
1.1 近红外光谱分析技术
近红外光谱技术，简称NIR。众
所周知，光是介于可见光和中红外光
之间的电磁波。据美国材料检测协会
(ASTM) 定义， 波长为780 ～ 2526 nm
的光谱区称为近红外光谱区，但是通
常又将近红外区分为近红外短波和近
红外长波两大类。其中，近红外光谱
分析技术属于现代光谱技术，是现代
电子科学技术、光谱分析技术、计算
机技术以及化学计量技术的结合体。
近红外光谱可记录物质基团中基团振
动的合频信息，例如O-H（氢氧基团）、
N-H（氢氮基团）等，都可以在其近红
外光谱中找到相应的信号，而且光谱
图显示稳定，有特定的吸收点，重要
的是吸收特点也为近红外光谱的定性
定量分析提供可靠的依据。
1.2 近红外光谱分析技术的优点
（1）跟其他分析检测技术相比，
它的分析速度快，样品检测时间可以
在1 min 之内搞定。
（2）分析效率高，可以同时检测
样品的多个组分的性质，能给出精准
的检测结果，检测样品的种类繁多，
而且还可以直接检测不同物理状态的
样品，无论是液态、固态或是胶状态
的样品都能进行检测。
（3）不损伤样品，也就是无损检
测，这个优点被广泛应用于活体医疗
临床等方面。
（4）近红外光在光导纤维中具有
优良的传输性能，所以便于在线检测
和分析。此外，它还顺应了可持续发展，
不会对环境造成污染，环保无公害。
1.3 近红外光谱分析技术的缺点
（1）由于近红外光谱技术被广泛
应用在食品检测方面，而且被检测组
分一般大于0.1％，因而它的灵敏度就
会比较低。
（2）虽然近红外光谱能提供精确
的数据结果，但是由于它的变动性较
大，如果样品未没有按照规定进行预
食品安全检测中的近红外光谱技术分析
□ 潘振朝 广东产品质量监督检验研究院
摘 要：近年来，人们越来越注重健康，也越来越重视食品安全问题，所以设立一种快速检测食品安全的方法就显得
迫在眉睫了。近红外光谱分析技术以其分析速度快、无损、预处理简单、易于实现在线检测等特点，已发展成为一种广泛
应用于食品安全检测及质量控制的快速分析新手段。近红外光谱技术主要作用于肉制品、乳制品、果蔬粮食等方面，本文
就近红外光谱技术为例，对其应用特点和应用前景进行阐述。
关键词：近红外光谱技术；食品安全问题；食品安全检测
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万方数据
May. 2017 CHINA FOOD SAFETY 125
工艺技术
处理，那么样品的状态、测定的方式
或者测定的条件都会对结果造成影响。
（3）如果一种基团在近红外光谱
区的多个波长处都有吸收，那么这就
会出现在一个波长处同时会有多个谱
峰交错重叠的混乱现象，对测验的精
准度造成影响。
2 近红外光谱检测技术应用的
安全检测食品
2.1 应用于果蔬检测
在我们日常生活中食用的果蔬中
都含有许多的维生素C 和一些可溶性
的固形物。这些物质通过近红外光谱
检测分析得出数据含量。维生素C 作
为评判果蔬类营养价值的重要指标之
一，有着不可忽视的作用。但是，果
蔬的种植方法和品种类别对维生素C
的含量有不同程度的影响。维生素C
的含量很容易被破坏损失，特别是在
运输或者存储的时候时常发生。因此，
利用近红外光谱技术对果蔬进行检测
时，通常会选择700 ～ 1200 nm 的波长，
依次经过多次检测后，再来详细分析
存在于检测过程中测验误差，然后选
择误差最小的一组作为检测的最终结
果。当需要检测果蔬中的可溶性固体
物时，一般会选择850 ～ 1100 nm 的
波长，分析其相关测验数据。
2.2 应用于肉制品检测
近红外光谱技术还在可以应用在
肉制品的品质检测中，主要集中日常
的肉类检测（如猪牛羊等）。以欧美
国家食用牛肉为主，所以近红外光谱
多以牛肉为检测对象。如利用近红外
光谱预测牛肉的嫩度，利用近红外光
谱鉴别猪肉和牛肉等。
针对猪羊肉，近红外光谱的作用
主要是用于检测腌猪肉的饱和脂肪酸、
单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸以
及羊肉脂肪酸成分。
对于鱼制品（如鱼产品、鱼糜和
鱼丸等）品质检测来说，除了测定分
析其组成成分外，还有研究了其的物
理特性以及加工过程量的控制，而且
市面上已经有急用近红外光谱技术对
鱼产品进行研究处理的实验报告。
社会经济不断发展，人们开始着
重关注食品安全问题，健康成为当下
热点话题。有关部门将引进红外测温
仪检测食品内含化学药物或残留。但
是近红外光谱技术存在一定的局限性，
且将其应用于食品会出现的后果问题
还待以研究[1]。
2.3 应用于乳制品检测
早在20 世纪50 年代末，近红外光
谱技术就已应用于乳制品分析中。到
了80 年代，媒体报道都是关于近红外
光谱技术应用于乳制品的影响，随后
这种技术逐渐广泛采用。近红外光谱
技术与光纤技术的完美结合实现了跨
区域和跨种族的检测，对来自不同区
域不同种类奶牛生产的牛奶含量都能
检测。近年来国内对乳制品的研究主
要集中在奶粉和鲜奶的质量控制方面。
在奶制品检测当中，近红外光谱
技术分为两大类：①在线检测。②离
线监测。
近年来，人们开始重视乳制品中
奶酪的制作过程。近红外光谱分析在
这里的作用是计算软奶酪的内部参数，
得出预测公式。在奶酪制作过程中运
用近红外反射，观察参数在散射中的
变化；将近红外技术和光纤探头相结
合来检测奶酪中的矿物质成分，以此
来统计数据，收集对奶酪质地结构的
评价建议，从主要目标消费者出发，
调查消费者消费最多的奶制品，对商
品外包装进行重点检测。品质是研究
的重点[2]。
2.4 应用于酿造食品检测
在我们生活中用到的酱油、醋和
酒等都是酿造食品。这些食品中含有
许多还原糖、氮和乙醇。这些物质都
可以通过近红外光谱分析技术检测出
来。在传统的检测方法中，必须要在
样本中添加化学试剂才能检测到相应
成分。但是近红外光谱技术可以不用
化学试剂直接检测酱油中的总氮、总
酸和酒中的乙醇含量等。
2.5 应用于其他食品检测
该技术除了可以检测有机酸、咖
啡因和果糖等物质外，同时还可以用
来判别真假，例如，检测茶叶中的茶
多酚、氮水化合物和咖啡碱等成分的
含量；对饼干面包、蛋糕中水分、蛋
白质和脂肪的含量进行检测；对食用
油中的酒精、黄色素和酸值等进行检
测的实验；近年来兴起的转基因食品
进行检测。该技术也能检测转基因食
品中的染色体变化以及蛋白质的含量。
3 结语
人们对食品安全的逐渐重视，近
红外光谱技术运用于食品安全检测的
作用越来越显著，技术研发的越来越
成熟完善，近红外光谱技术应用于食
品品质的分析也越来越广泛[3]。
对食品安全的质量安全检测是重
要的食品安全保障手段，具有重大的
现实意义。目前近红外光谱对各种食
品的分析仍然存在一定局限，光谱技
术对检测样品数量的精确和样本代表
性的要求较高，研究专家要具备专业
的化学分析知识，遵循标准方法规定
进行试验检测。总体来看，近红外光
谱技术优势还是大于劣势的，打破了
常规检测过程缓慢，污染严重的缺陷。
因此，随着全球化的不断推进，人们
对物质生活需求上涨，食品安全成为
关注重点，近红外光谱技术将在食品
质量安全检测分析领域成为领头军。
参考文献
[1] 韩东海, 鲁超, 刘毅. 生鲜乳
中还原乳的近红外光谱法鉴别, 光谱
学与光谱分析,2007,27(3):465-468.
[2] 刘福莉, 陈华才, 姜礼
义. 近红外透射光谱聚类分析快速
鉴别食用油种类. 中国计量学院学
报.2008.19(3):278-282.
[3] 梁丹. 近红外光谱分析技术在
食品品质鉴别检测中的应用, 广西轻
工业,2008,120(11):11-12.

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