拉曼光譜技術(shù)在食品質(zhì)量安全檢測中的應用

拉曼光譜技術(shù)在食品質(zhì)量安全檢測中的應用

　　近年來(lái)，拉曼光譜技術(shù)作為無(wú)損快速檢測技術(shù)在食品行業(yè)中得到廣泛應用。拉曼光譜學(xué)是用來(lái)研究晶格及分子的振動(dòng)模式、旋轉模式和在一系統里的其他低頻模式的一種分光技術(shù)。拉曼散射為一非彈性散射，通常用來(lái)做激發(fā)的激光范圍為可見(jiàn)光、近紅外光或者在近紫外光范圍附近。激光與系統聲子做交互作用，導致最后光子能量增加或減少，而由這些能量的變化可得知聲子模式。這和紅外光吸收光譜的基本原理相似，但兩者所得到的數據結果是互補的。

　　食物的主要成分為蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、碳水化合物、水和微量元素等。常規分析蛋白質(zhì)的方法如高效液相色譜法、X 射線(xiàn)衍射法、質(zhì)譜法和分光光度法等，都存在操作繁瑣，處理樣品復雜，樣品被破壞的缺點(diǎn)。拉曼光譜分析技術(shù)能克服這些缺點(diǎn)。以拉曼效應為基礎建立起來(lái)的分子結構表征技術(shù)，其信號來(lái)源于分子的振動(dòng)和轉動(dòng)，提供不同食物成分的信息，是測定固體和液體樣品結構信息的有效方法之一。在對食品主要成分的結構與功能特性的變化測定上，拉曼光譜技術(shù)比傳統化學(xué)方法具有更強的優(yōu)勢。通過(guò)拉曼譜圖不僅可以定性分析被測物質(zhì)所含成分的化學(xué)結構和化學(xué)鍵的變化，還可以定量檢測食物某些成分的含量。

　　1、拉曼光譜對碳水化合物檢測

　　以臍橙為例：應用激光拉曼光譜儀獲取臍橙拉曼譜線(xiàn)，通過(guò)對拉曼譜線(xiàn)處理與分析得到預測臍橙果肉糖度的譜線(xiàn)特征值，并作為檢測臍橙內部品質(zhì)的指標。通過(guò)拉曼光譜對纖維低聚糖配糖鍵構象的分析，有助于更詳細地了解纖維低聚糖的三維結構。通過(guò)拉曼光譜可測定聚糖單元糖基的環(huán)振動(dòng)情況，相比紅外光譜，有較強的特征吸收。

　　2、拉曼光譜對蛋白質(zhì)檢測

　　蛋白質(zhì)作為大部分食品中的主要原料成分，是衡量食品品質(zhì)、營(yíng)養價(jià)值的重要指標之一。目前拉曼光譜技術(shù)已被應用于研究食品蛋白質(zhì)， 它可以鑒定底物或化學(xué)鍵變化以及肉類(lèi)加工中的蛋白結構。通過(guò)分析蛋白質(zhì)拉曼譜圖的特征峰位置、譜峰強度和譜峰面積， 不但可以得到蛋白質(zhì)分子的振動(dòng)信息、化學(xué)結構、化學(xué)鍵變化，還可以得到有側鏈微環(huán)境的化學(xué)信息及其受各種理化因素如pH、溫度等影響的信息。

　　3、拉曼光譜對脂類(lèi)檢測

　　隨著(zhù)傅里葉變換技術(shù)的出現，拉曼技術(shù)可以檢測到植物油的脂肪酸組成， 含油量和動(dòng)物脂肪的結構，有可能作為質(zhì)量控制的快速篩選的方法。早在1972 年，激光拉曼就用于測定食用植物油里的順式和反式異構體，它們的波數位移分別在1 656cm-1 和1 670 cm-1。同樣，C=C 伸縮鍵對C-H 鍵引起的散射強度比， 證明與甘油三酯和游離植物油的碘值呈正相關(guān)。

　　4、拉曼光譜對水檢測

　　水的研究可以應用紅外光譜、拉曼光譜、X 射線(xiàn)等， 其中拉曼光譜技術(shù)可以表征水分子的振動(dòng)特征及氫鍵結構。水分子的振動(dòng)包括2 個(gè)O-H 伸縮鍵，其中對稱(chēng)的在3 220 cm-1 處，不對稱(chēng)的在3 400 cm-1 處。盡管魚(yú)糜凝膠化時(shí)表觀(guān)特征變化不明顯，但是水分子的振動(dòng)強度會(huì )降低。這種趨勢緣于水中的弱氫鍵分子結構。

　　5、拉曼光譜對維生素檢測

　　利用拉曼光譜技術(shù)可提供完整的維生素分子結構信息，并對其結構做進(jìn)一步的描述和表征。列如通過(guò)測定維生素C 的傅里葉拉曼光譜，并對它的拉曼特征譜帶進(jìn)行初步的指認和歸屬；結合pH 值的變化探討吸附作用的特點(diǎn)和規律。

　　拉曼光譜技術(shù)發(fā)展至今已有80 年的歷史，自表面增強拉曼光譜和激光拉曼光譜技術(shù)出現以后，拉曼光譜技術(shù)在生物結構分析方面的應用得到快速發(fā)展。拉曼光譜技術(shù)具有分析速度快、無(wú)需預處理、不需破壞樣品，靈敏度較高、樣品濃度低，目前，已成為分析化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)的重要研究手段。

　　編輯點(diǎn)評

　　拉曼光譜在食品成分檢測中的應用十分廣泛，在牛乳中的三聚氰胺、糧食水果中的農藥殘留、水產(chǎn)品中孔雀石綠、辣椒中的蘇丹紅等食品安全檢測中的應用效果都十分出眾。隨著(zhù)光譜儀器以及光譜分析技術(shù)的不斷發(fā)展，拉曼光譜在食品安全檢測領(lǐng)域必將得到更為廣泛的應用。