食品及食品污染溯源技术与应用的红外光谱指纹图谱

近红外光是食品术介于可见光和中红外光之间的电磁波，美国ASTM规定近红外光谱范围为780nm～2526nm、及食波数范围为4000cm-1～12820cm-1。品污在这一区域内，染溯一般有机物的源技用近红外光谱吸收主要是含氢基团X-H（主要有0-H，C-H，红外N-H和S-H等）的光谱伸缩、振动、指纹弯曲等引起的图谱倍频和合频的吸收。根据朗伯—比尔吸收定律，食品术随着样品成分组成或者结构的及食变化，其光谱特征也将发生变化。品污几乎所有的染溯有机物的一些主要结构和组成都可以在它们的近红外光谱中找到特征信号。但由于近红外光谱区的源技用谱带复杂、重叠严重，红外无法使用经典的定性、定量方法，必须借助于化学计量学中的多元统计、曲线拟合、聚类分析、多元校准等方法定标，将其所含的信息提取出来进行分析。

近红外光谱技术作为近年来迅速发展起来的一种高新分析技术，在分析技术上与其他技术相比有如下特点:

（1）样品一般不需要预处理。近红外光谱区的信息是分子振动频率的合频和倍频，摩尔吸光系数较小，一般较中红外基频吸收低1～3个数量级，因此样品不需要像中红外或其他分析技术那样进行溶解、消化、萃取等一系列预处理过程，正是这一优点使得近红外技术应用于快速无损分析。

（2）可用于漫反射技术。近红外光谱分析的样品一般不需要经过预处理，样品颗粒大，近红外光的波长远小于颗粒直径，光在样品中传播时散射效应大而且能够穿透到样品内部，携带内部信息，这使得近红外光谱技术可以用漫反射技术对样品直接测定，而漫反射分析的样品可以使形状各异的，如水果、蔬菜、谷物等都可以直接测定，大部分固体样品的在线检测也都选用漫反射技术。这一特点使得近红外分析便于检查样品的各个部位和单籽粒的质量，也非常适合在线分析。

（3）属于绿色分析技术。近红外分析样品不需要化学药品，不会造成环境污染。此外，近红外光光子能量低，为1.65eV～0.5eV，不会对实验者造成伤害。

（4）适用范围广，对所有的有机物几乎都可以用。近红外光谱区的信息是C-H、N-H、0-H等含氢基团的倍频与合频吸收，一次近红外光谱技术可以用于所有与含氢基团有关的样品的化学性质与物理性质分析，一般不用于无机分析。但也有近红外测定无机成分的文献报道，如测定烟草中的总氯，总钾等，近红外光谱中没有这些元素的直接信息，计算利用的是间接信息。

2、近红外光谱分析技术茶叶上应用和在茶叶产地溯源可行性分析

20世纪70年代，日本将近红外光谱分析技术应用于茶叶多种组分的定量分析，如茶多酚、咖啡碱、全氮量、粗纤维等的定量分析。1988年，Hall运用近红外技术分析黑茶的水分含量和茶黄素的含量来判断黑茶的品质。1999年，Schulz曾研究报道用近红外技术分析绿茶的品质参数，建立测定茶多酚、氨基酸、咖啡碱和可可碱的模型。1986年我国阎守和及比利时莫汉斯等用NIRS法与AOAC法比较，分别测定了我国大批不同等级的红茶、绿茶、乌龙茶标准茶样的粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸洗木质素含量，试验表明，两种方法测定的结果具有相似的准确性，而NIRS法准确、快速和自动化程度高。2003年，J.Luypaert等比较了绿茶样品未经处理和粉碎处理两种状态的没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、表儿茶素及抗氧化能力的定标模型(PLS)，未经处理的各样品的模型相关性较高，除表儿茶素外，其余均达0.9以上，但在茶叶的定量分析上相关文献较少(J.Luypaert，2003)。1988年，阎守和用NIRS法把一个从来没有人能用仪器测定的“茶的等级”，变成了一个可以用数字表达的参数，并验证了这个参数的可靠性和它的运用范围。2006年，浙江大学何勇等通过WT预处理、采用主成分回归（PCA）和（BP）建立了BP—ANN模型，用于识别不同种类的绿茶。2006年，陈全胜等采用一种近红外光谱结合SIMC模式识别力法对茶叶进行识别与分类。他们选取6500nm～5300nm波长范围内的光谱，通过标准归一化（SNV）预处理后，利用SIMCA的模式识别力法分别为龙井、碧螺春、祁红和铁观音4类茶叶建立了类模型。而针对西湖龙井茶真伪的产地判别上的相关研究较少，而具体到西湖龙井茶叶具体产地追溯的相关研究更是寥寥无几。

近红外在植物产地判别上的文章也有相关报道。目前，用近红外在中草药产地判别方面的研究较多，研究结果比较理想。刘沭华等用红外光谱技术结合模式识别法实现了中药产地的快速鉴别，得到的交叉验证准确率达99%，说明了红外光谱技术进行产地识别的可行性。2006年，史春香等利用近红外方法，结合SIMCA化学计量学方法，建立了来自全国11个省市的黄芪定性分析模型，研究结果表明近红外定性分析模型合理，具有优良的鉴别分类功能。2006年，刘沭华等采用近红外漫反射光谱法获得了来自不同产地的中药材的红外光谱，结合近邻法和多类支持向量机等模式识别技术,对来自4个不同产地的269个白芷样本和6个不同产地的350个野生和栽培丹参样本进行了产域鉴别，得到的交叉验证准确率分别达到99%和95%。因此，近红外指纹光谱法是对植源性食品产地进行追溯的一个有效工具。

声明：本文所用图片、文字来源于《食品及食品污染溯源技术与应用》，版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题，请与本网联系。

 相关链接：咖啡碱，氨基酸，茶多酚