近年來(lái)，食品摻假現(xiàn)象頻發(fā)，引發(fā)了社會(huì)的廣泛關(guān)注和擔(dān)憂。例如，2021 年河北省“偽劣香油案”使人“聞香色變”；2024 年“罐車運(yùn)輸食用油”事件更是引發(fā)了全社會(huì)的高度關(guān)注。食品種類日益繁多，成分愈加復(fù)雜，多種成分的混合與新型摻假手段的使用，使得傳統(tǒng)檢測(cè)方法難以鑒別真假，且傳統(tǒng)的檢測(cè)方法周期長(zhǎng)，對(duì)人員、儀器、場(chǎng)地都有較高要求。

近紅外光譜是基于物質(zhì)對(duì)近紅外光的吸收、反射和透射等來(lái)確定被檢測(cè)物質(zhì)成分或者性質(zhì)的一種檢測(cè)方法，具有無(wú)損、快速、高效、靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于食品安全檢測(cè)領(lǐng)域。本期，我們探討了近紅外光譜技術(shù)在肉制品、乳制品、蜂蜜、葡萄酒、食用油、果汁、調(diào)味品等食品摻假檢測(cè)中的研究進(jìn)展，分析了近紅外光譜未來(lái)的發(fā)展方向，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

近紅外光譜技術(shù)簡(jiǎn)介

近紅外光譜技術(shù)（Near-Infrared Spectroscopy，NIR）是一種基于物質(zhì)在近紅外光區(qū)域（780~2526 nm）對(duì)光吸收特性的分析技術(shù)。該技術(shù)利用光與物質(zhì)相互作用時(shí)產(chǎn)生的吸收、透射或反射信號(hào)，來(lái)揭示樣品的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，特別是對(duì) C-H、O-H、N-H 等官能團(tuán)的振動(dòng)信息具有高度敏感性。

近紅外光譜技術(shù)涉及波長(zhǎng)在780到2526納米之間的電磁波，分為短波近紅外區(qū)（780-1100 nm）和長(zhǎng)波近紅外區(qū)（1100-2526 nm）。短波近紅外光有較強(qiáng)的透射能力，適合透射分析；而長(zhǎng)波近紅外光的反射能力較強(qiáng)，適用于反射分析。在食品摻假檢測(cè)中，通常將檢測(cè)器和光源置于樣品同一側(cè)，通過(guò)分析樣品溶液的漫反射或鏡面反射收集的光來(lái)進(jìn)行分析

值得注意的是，NIR技術(shù)在食品檢測(cè)中展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特特點(diǎn)。① 作為一種快速、無(wú)損的檢測(cè)方法，NIR 技術(shù)能夠在不破壞樣品的前提下高效分析食品成分，減少了復(fù)雜的樣品前處理步驟。② NIR技術(shù)具備多組分同時(shí)檢測(cè)的能力，可以精準(zhǔn)測(cè)定水分、脂肪、蛋白質(zhì)、糖分等關(guān)鍵成分，廣泛應(yīng)用于食品成分分析和質(zhì)量控制。③ 該技術(shù)適用于多種食品形態(tài)，包括固體和液體，且檢測(cè)過(guò)程快速便捷，適合實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)食品摻偽的在線檢測(cè)。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，NIR 技術(shù)進(jìn)一步提升了檢測(cè)的精確性和自動(dòng)化水平，為食品安全和質(zhì)量監(jiān)控提供了強(qiáng)有力的支持。

近紅外光譜技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)分析

1、光譜的選擇

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷完善，在近紅外光譜技術(shù)檢測(cè)中運(yùn)用二維相關(guān)法的越來(lái)越多。因?yàn)樵诙S相關(guān)法的檢測(cè)過(guò)程中，它能有效地顯示因外界變化引起的特征改變，這比傳統(tǒng)的近紅外光譜分析方法有更大的優(yōu)勢(shì)。二維相關(guān)法在分析各光譜的相關(guān)性之間，提高了同步、異步交叉的解釋能力，進(jìn)一步提高了光譜分析的精度。

2、奇異樣本的剔除

在近紅外光譜圖中會(huì)有特征區(qū)域不明晰、重影模糊的情況，也存在多余無(wú)用信息的問(wèn)題，這就需要在建模時(shí)選擇合適的波長(zhǎng)，將無(wú)用的信息進(jìn)行刪減優(yōu)化。

NIR技術(shù)在食品摻假檢測(cè)中的應(yīng)用

1、肉制品摻假

肉制品摻假問(wèn)題在市場(chǎng)上日益嚴(yán)重，常見(jiàn)形式包括摻入低品質(zhì)肉類、混合非肉類成分、使用過(guò)量添加劑，甚至用廉價(jià)肉冒充高檔肉。NIR 技術(shù)在肉制品摻假檢測(cè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。該技術(shù)通過(guò)分析肉制品在近紅外光區(qū)域內(nèi)的吸收光譜，能夠快速、無(wú)損地識(shí)別摻假的成分和比例。

由于不同成分（如水、脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物等）在近紅外區(qū)域的吸收特性不同，NIR 技術(shù)可以有效區(qū)分正常肉制品與摻雜了劣質(zhì)肉類、植物蛋白、添加劑等不合規(guī)成分的產(chǎn)品。有研究表明，采用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合正交偏最小二乘判別分析法，建立牛肉摻假和羊肉摻假的定性鑒別模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有模型訓(xùn)練集鑒別準(zhǔn)確率均在95%以上，預(yù)測(cè)集鑒別準(zhǔn)確率均在90%以上。

2、乳制品摻假

乳制品摻假現(xiàn)象在近年來(lái)屢有發(fā)生，常見(jiàn)的手段包括摻入水分、淀粉、植物油脂或劣質(zhì)奶粉來(lái)降低生產(chǎn)成本。這不僅影響了乳制品行業(yè)的聲譽(yù)，還給食品安全帶來(lái)了重大隱患。近紅外光譜技術(shù)在乳制品摻假檢測(cè)中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)通過(guò)快速、無(wú)損分析乳制品的光譜特征，能夠精確識(shí)別摻入的非乳成分，如水分、淀粉等雜質(zhì)。

例如，對(duì)于牛奶的檢測(cè)，通常可采用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合二維相關(guān)參數(shù)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、誤差反向傳播等方法，以提高對(duì)牛奶中摻假物質(zhì)的辨別率。研究表明，當(dāng)摻水量超過(guò)50%時(shí)，正確判別率可達(dá)100%；而對(duì)于摻入的還原奶、變質(zhì)牛奶等，判別準(zhǔn)確率也在90%以上。

3、蜂蜜摻假

近紅外光譜技術(shù)在蜂蜜摻假檢測(cè)中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)分析蜂蜜樣品的光譜特征，近紅外光譜能夠快速、無(wú)損地檢測(cè)其中是否存在摻入物，如糖漿或其他非天然甜味劑。由于不同化學(xué)成分對(duì)近紅外光具有獨(dú)特的吸收光譜特征，NIR 技術(shù)能夠精確區(qū)分純蜂蜜和摻假的蜂蜜。此外，該方法無(wú)須復(fù)雜的樣品前處理，檢測(cè)速度快，結(jié)果可靠，已被廣泛應(yīng)用于蜂蜜質(zhì)量控制和市場(chǎng)監(jiān)管，為確保蜂蜜產(chǎn)品的純凈度和安全性提供了高效的檢測(cè)手段。

有研究采集麥盧卡蜂蜜摻假樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)，經(jīng)光譜差異分析、主成分分析和偏最小二乘回歸向量分析，通過(guò)繪制水鏡圖并進(jìn)行水光譜組學(xué)評(píng)估，結(jié)果表明，近紅外光譜結(jié)合水光譜組學(xué)可以有效用于蜂蜜摻假的鑒別。

4、葡萄酒摻假檢測(cè)

在葡萄酒檢測(cè)中，通常需要檢測(cè)有色度、三甲聚合體、酚類物質(zhì)等指標(biāo)。由于酒的品種和種類樣本較少，存在一定的局限性，因此需要用偏最小二乘驗(yàn)證預(yù)測(cè)信息的穩(wěn)定情況，對(duì)更多品種的樣本信息進(jìn)行分析檢測(cè)。

5、食用油摻假

食用油摻假現(xiàn)象在市場(chǎng)上較為普遍，常見(jiàn)形式包括摻入低品質(zhì)油、混合其他植物油，甚至使用工業(yè)油冒充食用油。為了有效識(shí)別摻假行為，近紅外光譜技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)通過(guò)分析食用油的光譜吸收特征，能夠快速、無(wú)損地檢測(cè)油品的組成成分和質(zhì)量差異。

研究人員通過(guò)采集摻假茶籽油樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合線性判別分析和偏最小二乘法進(jìn)行定性和定量分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)不同摻假類型的中、高摻假度（≥ 10%）的樣品識(shí)別率高達(dá)100%。除此之外，有研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)采集純山茶油與摻假山茶油的近紅外光譜數(shù)據(jù)，并結(jié)合線性判別分析方法建立鑒別分類模型，其中對(duì)摻入2%以上菜籽油的山茶油進(jìn)行分類時(shí)，分類正確率達(dá)到了100%。

6、果汁摻假檢測(cè)

實(shí)驗(yàn)表明，在光譜檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)差值低于0.2%的時(shí)候，糖分的近紅外光譜檢測(cè)才會(huì)受到外在環(huán)境變化的影響。運(yùn)用遺傳算法對(duì)光譜進(jìn)行預(yù)處理后，能極大地降低對(duì)紫外光譜的錯(cuò)誤辨別率。

7、調(diào)味品摻假

調(diào)味品摻假現(xiàn)象在食品市場(chǎng)中屢見(jiàn)不鮮，常見(jiàn)手段包括在醬油、醋等調(diào)味品中摻入淀粉、色素、低價(jià)替代品或化學(xué)添加劑。近紅外光譜技術(shù)在調(diào)味品摻假的檢測(cè)中展現(xiàn)出巨大的潛力。通過(guò)分析調(diào)味品的光譜特征，近紅外光譜能夠快速、無(wú)損地識(shí)別其中的成分變化，精準(zhǔn)檢測(cè)摻入的非標(biāo)物質(zhì)。該技術(shù)不僅能夠提升調(diào)味品質(zhì)量監(jiān)控的效率，還可為打擊摻假行為提供科學(xué)依據(jù)。

研究發(fā)現(xiàn)，采用可見(jiàn)-近紅外（Visible-Near Infrared Spectroscopy，Vis-NIR）結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立鑒別與摻假醬油判別模型，該模型具有在1 mm測(cè)量模態(tài)，僅采用3個(gè)波長(zhǎng)，即可達(dá)到100%的判別準(zhǔn)確率，在10 mm測(cè)量模態(tài)，僅采用3個(gè)波長(zhǎng)，即可達(dá)到超過(guò)97.9% 的判別準(zhǔn)確率。

8、其他食品摻假

近紅外光譜技術(shù)在多種食品摻假檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用，除了在肉制品、乳制品、食用油和調(diào)味品之外，還應(yīng)用于面粉、速溶茶和咖啡等產(chǎn)品的摻假識(shí)別。通過(guò)分析食品的光譜特征，近紅外光譜能夠快速識(shí)別摻入的低質(zhì)量原料或替代成分，如面粉中摻入的滑石粉、咖啡中添加的果粉或大麥粉等。由于該技術(shù)無(wú)須對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜處理，檢測(cè)速度快且不損壞樣品，已成為食品行業(yè)確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全的高效工具。

同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析技術(shù)，近紅外光譜還能識(shí)別更復(fù)雜的摻假行為，提升食品摻假檢測(cè)的全面性和精準(zhǔn)度。例如，研究人員發(fā)現(xiàn)通過(guò)采集速溶紅茶和速溶烏龍茶的近紅外光譜數(shù)據(jù)，并結(jié)合化學(xué)計(jì)量方法，可建立速溶茶內(nèi)部成分含量分析模型，從而實(shí)現(xiàn)速溶茶中茶多酚、茶氨酸和咖啡 堿的快速無(wú)損檢測(cè)。

另外，有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用近紅外光譜儀采集摻假咖啡樣品，建立摻假咖啡光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立咖啡摻假快速鑒別模型，可以對(duì)含量在 2%、5%、10%、15%、20%、30%及40%的巴西莓果粉和5%、10%、15%、20%、30% 及 40% 的大麥摻假咖啡實(shí)現(xiàn)有效的摻假鑒別。

展望

近紅外光譜技術(shù)在食品摻假檢測(cè)中的應(yīng)用前景廣闊，隨著光譜儀器的不斷優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理算法的進(jìn)步，有望進(jìn)一步提高檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。由于其具備快速、無(wú)損、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，近紅外光譜技術(shù)能夠在不破壞食品結(jié)構(gòu)的情況下，實(shí)時(shí)檢測(cè)食品中的摻假成分。例如，在蜂蜜、乳制品、肉制品和植物油等領(lǐng)域中識(shí)別常見(jiàn)的摻假物質(zhì)，如糖漿、劣質(zhì)油、非標(biāo)添加劑等。

未來(lái)，近紅外光譜技術(shù)有可能與機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)工具相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜摻假模式的精準(zhǔn)識(shí)別。同時(shí)，近紅外光譜設(shè)備的便攜化與智能化也將推動(dòng)其在食品供應(yīng)鏈中的廣泛應(yīng)用，使其不僅能在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)揮作用，還能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。通過(guò)建立完善的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)流程，近紅外光譜技術(shù)將在保障食品質(zhì)量與安全方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，有助于監(jiān)管部門(mén)有效打擊日益復(fù)雜的食品摻假行為，為消費(fèi)者提供更高的食品安全保障。

結(jié)語(yǔ)

近紅外光譜技術(shù)以其快速、無(wú)損和高效的特點(diǎn)，在食品摻假檢測(cè)中展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，近紅外光譜技術(shù)在食品行業(yè)中的應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)檢測(cè)手段的智能化與精準(zhǔn)化，有效提高摻假行為的識(shí)別效率和食品質(zhì)量監(jiān)控水平?？偟膩?lái)說(shuō)，近紅外光譜技術(shù)的廣泛推廣和深入應(yīng)用，不僅能更好地保障食品安全，還將為消費(fèi)者帶來(lái)更放心的消費(fèi)體驗(yàn)，促進(jìn)整個(gè)食品行業(yè)的健康發(fā)展！

作者簡(jiǎn)介：

櫻桃小姐，從事大健康行業(yè)相關(guān)政策分析、健康管理研究與新聞資訊寫(xiě)作宣傳工作。