基于近红外光谱技术的食品安全检测及其风险评价

随着社会的不断发展，人们的生活质量逐步提升，食品的种类也更加多元化、个性化。为保证人们吃到安全放心的食品，保障消费者的权益，相关部门需要加强对食品的检测力度。近红外光谱技术具有简单、快速、高效和环保等特点，受到检测单位的重视，现已广泛应用在食品安全检测中。

本文通过实验分析了近红外光谱技术在食品安全检测中的应用效果。第一个实验是利用传统化学分析法与近红外光谱技术对苹果质量进行检测对比，结果发现近红外光谱技术对病变果的检测准确率为100%;第二个实验是利用传统化学分析法和近红外反射光谱技术对稻米中直链淀粉含量进行测定，最后发现两种方法得到的结果无显著差别。通过两个实验可知，近红外光谱技术检测准确度高，且操作方便，可以替代传统的检测分析方法。

一、近红外光谱技术原理

近红外光（NIR）是介于可见光（VIS）和中红外光（MIR）之间的电磁波。近红外光谱可记录入C-H、O-H、N-H等基团中红外基频震动的倍频和合频信息，几乎所有有机物的一些主要结构和组成都可以在其近红外光谱中找到信号，获取特定的吸收特征，这些特征为近红外光谱的定性和定量分析提供依据。比如，用连续改变频率的近红外光照射某样品时，通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱，透射出来的红外光线就会携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度， 就可以确定该组分的含量。

近红外光谱技术有很多优点，比如操作方便，不需要大量的样品前处理，也不需要任何化學试剂，便可以通过透射、反射等方式对气体、液体等不同样品进行无损检测;可以及时、快捷地对多组分样品进行检测，几分钟甚至几秒钟便可完成测定，大大缩短了检测时间;可以进行定性和定量检测，比如可以通过定性功能确定食品的类别或品质等级，并可进行食品真假和不同产地的鉴别，通过定量可以得到相对误差小于0.5%的测量结果。

二、利用近红外光谱技术测定苹果质量

一般对苹果质量的评定是根据苹果的颜色、大小、形状、软硬、伤痕等来确定，另外苹果的脆度、酸甜度、虫害等也会直接影响其质量，但感官检测无法直接检测苹果内部的病虫害情况，而近红外光谱技术可以确定这些参数。

1.实验材料。选取成熟度相同、无机械损伤的疑似水心病苹果及好果，放在室温下24h，保证温度相同。在其中随机挑选60个苹果依次编号，用于实验检测。

2.试验方法。（1）判定苹果病变。感官评价：选取10名果农和蔬果销售人员，让他们根据自身经验从大小、形状、光泽三个维度对60个苹果进行鉴定，评定出好果、病变果、疑似病变果，综合每个人的评价数据，形成感官评价结果（见表1）。

近红外光谱技术测定：利用近红外光谱技术对60个苹果进行测定，得到对苹果的红外光谱技术测定评价结果（见表2）。

（2）结果对比。在试验后对60个编号苹果按顺序依次切开，记录对应编号的病变情况。结果显示，4、6、10、25、29、31、39、42和55为病变果。

感官测试时，通过苹果大小预测出的疑似病变果数字编号为10、25、26、42、44，不确定果的数字编号为4、12、17、20、33、39;通过苹果形状预测出的疑似病变果数字编号为4、6、10、13、45，不确定果的数字编号为1、3、15、47、57;通过苹果色泽预测出的疑似病变果数字编号为2、5、6、19、20、22、24、26、44，不确定果的数字编号为17、18、31、42、56。

通过近红外技术对苹果进行检测，得出的疑似病变果数字编号为4、6、10、25、29、31、39、42、55，无不确定病变果。

通过对比可知，感官评价中，通过观察苹果大小选出的病变果的准确度百分比为33%;通过观察苹果形状选出的病变果的准确度百分比为33%;通过观察苹果色泽选出的病变果的准确度百分比为11%。而通过近红外光谱技术测出的病变果的准确度为100%，说明该技术的检测结果十分准确。

三、利用近红外光谱技术

测定稻米中直链淀粉含量

稻米的食用品质与理化性质有关，包括蛋白质含量、直链淀粉含量、水分、脂肪、糊化温度等，其中直链淀粉含量是主要的影响因素，因此测定稻米中直链淀粉含量尤为重要。在采用传统的化学分析法和近红外光谱技术前，先选取品种相同、一年产、完整良好及无病变稻米30份，放于室温条件下干燥备用。

1.传统化学分析法。称取100mg样品放于100mL容量瓶中，加入95%的乙醇1mL，轻轻摇动容量瓶，使样品湿润、分散，再加入1.00mol/L氢氧化钠溶液9.0mL。将容量瓶放置于沸水中，15min后取出，在室温下静置2h，向容量瓶中加入蒸馏水至刻度线。取出5mL样品溶液移到100mL容量瓶中，加入1.00mol/L乙酸溶液1mL、碘液1.5mL，充分摇匀后加入蒸馏水定容，静置20min。以5mL的0.09moL/L氢氧化钠溶液代替样品作空白溶液。在620nm处测量溶液吸光值，再根据标准曲线计算样品中直链淀粉含量（见表3）。

2.近红外反射光谱技术。参照刘文丽等的方法，用近红外反射光谱技术对稻米中的直链淀粉含量进行测定（见表4）。

通过对两种方法的实验结果进行对比，发现两种方法得到的结果无显著差别，说明近红外光谱技术可应用于快速检测稻米中的直链淀粉含量。

综上所述，近红外光谱分析技术具有操作方便、无损检测、检测速度快及分析成本低等优点，且应用时不需要化学试剂、不需要样品前期处理，还可以进行定性和定量分析。经实验验证，该技术的检测准确率非常高，基本不存在误检风险，可以替代传统的检测分析方法。

作者简介：李海燕（1975-），女，山东济南人，硕士研究生，副高级工程师，研究方向为质量管理。