紅外光譜技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用課件

紅外光譜技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用化學(xué)與環(huán)境學(xué)院081班陳鳳2080311114《紅外光譜技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用》姚煒,夏彩云本文引用：紅外光譜技術(shù)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院《紅外光譜技術(shù)1紅外光譜技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用目錄：背景紅外光譜分析技術(shù)簡(jiǎn)介紅外光譜在食品安全檢測(cè)中應(yīng)用展望紅外光譜技術(shù)目錄：背景紅外光譜分析技2近年來(lái),食品安全質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)受到越來(lái)越多的人關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球每年腹瀉病例15億,造成300多萬(wàn)兒童的死亡。其中70%是由于各種致病性微生物污染的食品和飲水所致。美國(guó)每年發(fā)生約7600萬(wàn)例食源性疾病。近年來(lái)由于一系列食品原料污染,以及一些人為不法分子為了謀求個(gè)人利益蓄意摻假等使得食品安全問(wèn)題為全世界所共同關(guān)注。尤其是頻頻爆發(fā)的豬鏈球菌、毒大米、含三聚氰胺牛奶等國(guó)際性食品安全事件,再次向人們敲響了警鐘。背景近年來(lái),食品安全質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)受到越來(lái)越多的人關(guān)注3要避免這些問(wèn)題,首先要做的就是對(duì)食品的安全檢測(cè),這是減少食源性疾病的基礎(chǔ)。因此,檢驗(yàn)是保證食品安全的最基本手段。尤其是中國(guó)加入了WTO后,要求能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)與國(guó)際食品的快速接軌,但由于檢測(cè)方法、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)都與先進(jìn)國(guó)家有一定的差距,目前尋求一種理想、準(zhǔn)確、方便、經(jīng)濟(jì)、安全的檢測(cè)方法勢(shì)在必行。紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于食品安全檢測(cè)雖然較短,但由于其分析速度快,分析成本低,操作方便,具有環(huán)保、高效的特點(diǎn),使其在這一領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮那熬?。背景要避免這些問(wèn)題,首先要做的就是對(duì)食品的安全檢4紅外光譜分析技術(shù)簡(jiǎn)介

紅外光譜技術(shù)是利用紅外光和分子作用所產(chǎn)生的分子振動(dòng)的原理,來(lái)記錄分子吸收紅外光之后所呈現(xiàn)的振動(dòng)模式,記錄吸收光的相對(duì)強(qiáng)度對(duì)紅外光波所得的譜圖,即稱為紅外光譜。運(yùn)用紅外光譜法對(duì)有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)紅外光譜儀中發(fā)出的紅外光線,照射到待檢測(cè)物體表面后,有機(jī)物能產(chǎn)生吸收特性,對(duì)發(fā)射的紅外光進(jìn)行吸收,然后產(chǎn)生出一個(gè)紅外光譜圖。紅外光譜分析技術(shù)簡(jiǎn)介紅外光譜技術(shù)是利用紅外5隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用從中紅外、到近紅外、再到現(xiàn)在較為熱門(mén)的傅立葉紅外變換光譜(FTIR),技術(shù)得到不斷的改進(jìn),應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷的擴(kuò)充。近年來(lái),其在食品行業(yè)的應(yīng)用研究也已展開(kāi),它已成為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學(xué)、分析化學(xué)最常用和最不可缺少的工具之一,在目前關(guān)于食品中低含量物質(zhì)的檢測(cè)中具有極其重要的價(jià)值。而技術(shù)人員就根據(jù)光譜圖上不同的吸收峰,找到電腦內(nèi)存中相對(duì)應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)數(shù)據(jù)庫(kù),從而進(jìn)行對(duì)比判斷。由于每個(gè)有機(jī)化合物都有其特定的紅外吸收光譜,因此紅外光譜是定性分析的有利工具。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用而技6紅外光譜在食品安全檢測(cè)中應(yīng)用1、食品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)2、食品摻假的鑒定3、食品內(nèi)部質(zhì)量的評(píng)定紅外光譜在食品安全檢測(cè)中應(yīng)用1、食品中農(nóng)藥殘留7食品中農(nóng)藥殘留分析離不開(kāi)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品,而標(biāo)準(zhǔn)品研制中一般須經(jīng)紅外光譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。周向陽(yáng)、林純忠等人首次采用傅立葉變換近紅外光譜法(FT-NIR)對(duì)十字花科、旋藥科、菊科、傘形花科、莧科等20余種葉菜類中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的鑒別進(jìn)行了系統(tǒng)研究,以農(nóng)藥甲胺磷為主要研究對(duì)象,結(jié)合高、中、低毒3種有機(jī)磷類進(jìn)行分析測(cè)試,討論各種蔬菜樣品譜圖的差異,利用含磷基團(tuán)在倍頻區(qū)的特征吸收,采用差譜技術(shù)等進(jìn)行指認(rèn),取得滿意的鑒別效果,為有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的快速分析提供一種簡(jiǎn)便、快速、可靠的手段。1、食品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)食品中農(nóng)藥殘留分析離不開(kāi)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品,而標(biāo)準(zhǔn)品研8李文秀等對(duì)常用高殘留農(nóng)藥敵敵畏、敵百蟲(chóng)在蔬菜汁溶液中的中紅外衰減全反射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,農(nóng)藥在蔬菜汁溶液中與在標(biāo)準(zhǔn)試劑溶液中反映出基本相同的吸收特性,應(yīng)用紅外光譜技術(shù)可以直接對(duì)蔬菜上的農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)農(nóng)藥在水中的吸收建立模來(lái)模擬其在蔬菜體內(nèi)的吸收,為實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜上的農(nóng)藥殘留進(jìn)行快速檢測(cè)提供一條可能的途徑。李文秀等對(duì)常用高殘留農(nóng)藥敵敵畏、敵百蟲(chóng)9王多加等人運(yùn)用傅里葉變換近紅外光譜儀,以二階導(dǎo)數(shù)處理光學(xué)數(shù)據(jù),用偏最小二乘法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析生菜中硝酸鹽的含量。

徐琳等用FTIR技術(shù)對(duì)蔬菜表面殘留的氯氰菊酯進(jìn)行分析,并研究氯氰菊酯在白菜類蔬菜表面的殘留情況。結(jié)果表明,該法測(cè)定蔬菜表面農(nóng)藥殘留的靈敏度高于透射光譜法,而且快速、簡(jiǎn)便、無(wú)需預(yù)處理。王多加等人運(yùn)用傅里葉變換近紅外光譜儀,以二階10由于食品種類繁多、食品成分十分復(fù)雜,而且可能摻雜到食品中的物質(zhì)也很多,外觀、組成或理化性質(zhì)又比較接近的緣故,通常很難用一般的化學(xué)方法鑒別真?zhèn)巍？焖勹b別食品的真?zhèn)?、摻雜是當(dāng)前我國(guó)食品市場(chǎng)監(jiān)管的重要難題之一。2、食品摻假的鑒定由于食品種類繁多、食品成分十分復(fù)雜,而2、11目前市場(chǎng)上銷售的橄欖油等級(jí)參差不齊,很多經(jīng)銷商為了獲取更大的商業(yè)利益,經(jīng)常采取向高品質(zhì)橄欖油中摻雜較便宜的同類低檔或不同種類但價(jià)低的葵花油、玉米油、菜籽油等的方式,嚴(yán)重影響消費(fèi)者的利益。YokeW1Lai等根據(jù)油脂多次甲基鏈中C-H和C-O在中紅外光譜區(qū)振動(dòng)方式和振動(dòng)頻率不同,因而反映油型信息不同的特性,利用FTIR技術(shù),采用主成分分析和判別式分析檢測(cè)橄欖油、葵花油、玉米油、菜籽油等幾種不同油在3100～2800cm-1和1800～1000cm-1內(nèi)的數(shù)據(jù),利用光譜信息對(duì)油型進(jìn)行聚類分析,發(fā)現(xiàn)橄欖油型緊密聚集在一起,與其他油型區(qū)別明顯。當(dāng)把樣品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與光譜信息相關(guān)聯(lián)建立校正模型后,便可以對(duì)未知摻假橄欖油進(jìn)行快速定量檢測(cè)。目前市場(chǎng)上銷售的橄欖油等級(jí)參差不齊,很多經(jīng)銷12Shuso等在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上構(gòu)建了在線近紅外光譜牛奶品質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)由近紅外光譜裝置、牛奶流量計(jì)、牛奶樣品池和附加的奶桶組成。該系統(tǒng)在600～1050nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)在擠奶過(guò)程中獲得非均脂牛奶的近紅外光譜,建立了牛奶的3個(gè)主要成分脂肪、蛋白質(zhì)和乳糖,體細(xì)胞個(gè)數(shù)SCC和牛奶尿素氮MUN的標(biāo)定模型,結(jié)果表明這一在線檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)單個(gè)牛奶在擠奶過(guò)程中進(jìn)行牛奶品質(zhì)評(píng)價(jià)。Shuso等在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上構(gòu)建了在線近紅外光譜13李彥文等利用傅里葉變換近紅外光譜儀,分別測(cè)定酸棗仁與其偽品滇棗仁的紅外指紋圖譜。

結(jié)果KBr直接壓片法測(cè)定所得的圖譜,在1800～960cm-1間,酸棗仁與其偽品的紅外吸收峰的峰數(shù)、峰位、峰形和峰強(qiáng)等,存在明顯差異,可作為酸棗仁與滇棗仁的重要區(qū)別。因此可為酸棗仁與偽品滇棗仁的真?zhèn)舞b別提供紅外光譜的鑒別指標(biāo)。李彥文等利用傅里葉變換近紅外光譜儀,分別測(cè)定14在肉制品加工過(guò)程中,肉類摻假主要手段為:加入同種或不同種動(dòng)物低成本部分、內(nèi)臟、水或較便宜的動(dòng)植物蛋白等。Osama等用中紅外光譜檢測(cè)摻有牛腎臟或肝臟的碎牛肉,根據(jù)脂肪和瘦肉組織中蛋白質(zhì)、脂肪、水分含量的不同對(duì)肉類產(chǎn)品加以辨別。由于肝臟中所含的少量肝糖元,使其中紅外光譜圖在1200～1000cm-1處有特征吸收,與其他類型樣品有明顯可見(jiàn)差異,因此很容易區(qū)分,從而為肉制品的摻假檢測(cè)提供了參考依據(jù)。2000年,有關(guān)人士還利用近紅外技術(shù)研究了牛肉漢堡摻假的問(wèn)題,采集了400～2500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的生、熟和切碎的牛肉的光譜,對(duì)其分類,并通過(guò)用修改的偏最小二乘法建立回歸模型來(lái)判斷漢堡包中的摻假程度。在肉制品加工過(guò)程中,肉類摻假主要手段為:加入153、食品內(nèi)部質(zhì)量的評(píng)定傳統(tǒng)的水果和蔬菜的質(zhì)量都是根據(jù)一些外部參數(shù),如顏色、形狀、大小、傷痕來(lái)評(píng)定的。近年來(lái)一些內(nèi)部參數(shù),如甜度、脆度以及內(nèi)部有無(wú)病蟲(chóng)害等,在質(zhì)量評(píng)定中變得越來(lái)越重要,而通過(guò)紅外技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這些參數(shù)的準(zhǔn)確、快速的測(cè)量。例如水心病是蘋(píng)果常見(jiàn)的一種生理失調(diào)癥狀,該病大都發(fā)生在果核周圍,呈輻射狀。2003年,韓東海等選用近紅外光進(jìn)行了檢測(cè),得到的連續(xù)光譜清晰直觀的反映了蘋(píng)果的病變程度。3、食品內(nèi)部質(zhì)量的評(píng)定傳統(tǒng)的水16何東健等人利用近紅外分光法檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)的基本原理和檢測(cè)流程,結(jié)果表明,近紅外分光法不但能檢測(cè)水果糖度、酸度,且能檢測(cè)內(nèi)部缺陷,完全滿足在線檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)的要求。這些信息一方面可以讓果農(nóng)在儲(chǔ)藏前將嚴(yán)重的水心病蘋(píng)果撿出以盡快銷售,另一方面可以作為一種蘋(píng)果采收時(shí)間的指標(biāo),預(yù)測(cè)采摘時(shí)間。RidgwayC利用近紅外技術(shù)測(cè)定糧庫(kù)中發(fā)生蟲(chóng)害期間水份的變化、蟲(chóng)類代謝物、蛋白質(zhì)含量,來(lái)判斷蟲(chóng)害發(fā)生的程度。何東健等人利用近紅外分光法檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)的基17食品安全與每個(gè)人的健康與生命息息相關(guān)