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傅里葉變換紅外光譜儀在食品檢測中的應用
閱讀：3599 發(fā)布時間：2021-12-24
傅里葉變換紅外光譜儀
傅里葉變換紅外(FourierTransformInfrared,FTIR)光譜儀主要由紅外光源、干涉儀、樣品池、檢測器、計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)等組成，是干涉型紅外光譜儀的典型代表，不同于色散型紅外儀的工作原理，它沒有單色器和狹縫，利用邁克爾遜干涉儀獲得入射光的干涉圖，然后通過傅里葉數(shù)學變換，把時間域函數(shù)干涉圖變換為頻率域函數(shù)圖。
傅里葉變換紅外光譜儀具有掃描速度極快、很高的分辨能力、靈敏度與信噪比高、*的波數(shù)位精度、測定的光譜范圍寬、能量輸出大、全波段內(nèi)分辨率一致、重復性好、雜散光干擾小、便于與氣、液色譜聯(lián)機等優(yōu)點。
傅里葉變換紅外光譜儀在食品中的應用
01乳制品的監(jiān)測分析
通過紅外光譜技術對乳制品定性定量分析，是實現(xiàn)乳制品快速檢測的有效手段。利用傅立葉變換紅外光譜法測定奶粉中三聚氰胺的含量，選取1551cm-1附近特征吸收峰，建立線性定量模型。結(jié)果表明紅外光譜法測定奶粉中三聚氰胺相關度高達0.9992，準確度高、穩(wěn)定性好、檢測限低，樣品回收率為98.89%。該法可用于三聚氰胺的快速無損檢測，提高奶粉的質(zhì)量監(jiān)控能力。
乳制品中脂肪、蛋白質(zhì)等主要成分的含量及抗生素殘留是判斷其品質(zhì)的重要指標。利用中紅外光譜技術結(jié)合PLS法對原料奶中脂肪、蛋白質(zhì)含量進行定量分析，結(jié)果表明衰減全反射法結(jié)合PLS是一種檢測原料奶中蛋白質(zhì)、脂肪含量的有效手段。
02酒制品檢測分析
不同產(chǎn)地的葡萄酒具有不同的質(zhì)量與風格，市場上葡萄酒以假亂真、以次充好現(xiàn)象頗多，尋找簡單有效地鑒別葡萄酒產(chǎn)區(qū)的方法，有利于葡萄酒市場的健康發(fā)展?？茖W家采用近、中紅外光譜的貝葉斯信息融合技術對葡萄酒原產(chǎn)地進行快速識別，建模集準確率為87.11%，檢驗集準確率為90.87%，提高判別的準確度，為葡萄酒原產(chǎn)地真?zhèn)巫R別提供了一種高效低成本的新方法。
此外，利用紅外光譜對白酒年份與香型鑒別也有十分效。因不同香型白酒的成分有所差異，其紅外光譜也不盡相同，可根據(jù)紅外光譜差異鑒別不同年份的白酒。
03茶飲品檢測分析
在茶葉品質(zhì)分析中，紅外光譜分析技術越來越得到大家的青睞。有研究員利用傅里葉變換紅外光譜可準確鑒別三種半發(fā)酵烏龍茶品種單樅、鐵觀音和奇蘭。結(jié)果表明，在1800～600cm-1間光譜的峰型和峰強存在明顯的差異，據(jù)此可以對三種茶葉的種類進行鑒別。還利用傅立葉變換紅外光譜法，比較分析了云南普洱碧羅春茶(不發(fā)酵茶)、福建烏龍茶(半發(fā)酵茶)和普洱熟茶(全發(fā)酵茶)紅外特征譜的異同，發(fā)現(xiàn)茶葉的發(fā)酵程度與紅外特征譜的1037、1147、1324、1520、和1240cm-1附近吸收峰的強度和峰形密切相關，根據(jù)紅外光譜特征峰的吸光度和峰形，可以區(qū)分茶葉的發(fā)酵程度。
利用傅里葉變換紅外光譜技術研究不同陳化年份的普洱生茶和熟茶的光譜學特征。結(jié)果表明隨著陳化時間的延長，吸收峰越來越弱；不同陳化年份的普洱熟茶圖存在一定的差異，特別是在1124,1190,1420和1570cm-1波數(shù)處，隨著時間的延長，吸收峰變得越來越弱。
04食用油檢測分析
芝麻油中常常摻雜一些廉價的其他油品，嚴重損害了消費者的利益。利用中紅外光譜技術，對純芝麻油、摻入大豆油的芝麻油和摻入菜籽油的芝麻油進行分析，通過不同的預處理方法建立*定性模型，應用*模型進行預測，預測結(jié)果準確率達100%，準確區(qū)分了純芝麻油和摻偽芝麻油。
油脂中反式脂肪酸含量嚴重影響人類健康。以酸水解法提取食品中脂肪酸，用傅立葉變換紅外光譜儀對反式脂肪酸含量進行了快速測定，回收率達到89.26%～106.51%，相對標準偏差2.29%，結(jié)果準確可靠，為測定食品中反式脂肪酸含量提供了新思路。
05果蔬檢測分析
果蔬中農(nóng)藥殘留快速、高效的檢測技術是當前食品安全控制關注的重大問題。用傅里葉紅外光譜技術對兩種農(nóng)藥的紅外光譜進行了測量和分析，驗證了FTIR/ATR技術快速檢測蔬菜中有機磷農(nóng)藥殘留的可行性，測定的低的檢測限為0.2×10-6(體積分數(shù))，相關系數(shù)為0.9141，低檢測限為0.02×10-6，相關系數(shù)為0.9036，為果蔬農(nóng)藥殘留檢測提供了一種方便、快捷、準確的方法。
06谷類檢測分析
近年來，少數(shù)造假者頻頻在陳舊大米中涂抹摻加植物油、礦物油，增加其亮度和光澤，冒充優(yōu)質(zhì)新鮮大米銷售，嚴重危害消費者身心健康。利用紅外光譜對涂有和摻有礦物油的大米進行定性鑒別。將分離出含有礦物油的試樣進行紅外光譜測試，未出現(xiàn)1745cm-1脂C=O的伸縮振動吸收和1000～1300cm-1伸縮振動吸收，證明該試樣中含有直鏈烷烴的礦物油。文中指出該方法可用于對大米、餅干、瓜子和食用油中是否摻加工業(yè)礦物油的鑒定。
糧食在高溫高濕條件下極易發(fā)霉變質(zhì)，不僅造成經(jīng)濟損失還嚴重威脅人畜健康。利用傅里葉變換衰減全反射紅外光譜技術結(jié)合化學計量學方法(ART-FTIR)，對稻谷中7種常見有害霉菌進行了快速鑒定，建立的線性判別分析和偏最小二乘判別分析模型對7種不同類別菌株的留一交互驗證整體正確率分別達到87.1%和87.3%，表明ART-FTIR技術技術可用于谷物中霉菌不同屬間的快速鑒別，尤其對不同菌屬的霉菌具有良好的判別效果。
07蜂蜜檢測分析
我國蜂蜜質(zhì)量參差不齊，摻假現(xiàn)象也較為嚴重。
利用中紅外圖譜分析儀結(jié)合化學計量軟件建立饒河黑蜂蜂蜜產(chǎn)地真假判別模型判別饒河本地的蜂蜜樣品和其它地區(qū)蜂蜜樣品，準確率達90.3%，為蜂蜜真?zhèn)舞b別提供了一種有效的方法。
08肉制品檢測分析
可用紅外光譜對肉質(zhì)量評定。
通過肉在不同溫度且有氧儲藏條件下生化指標變化及其紅外光譜間關聯(lián)性建立PLS模型，利用建立模型對肉新鮮度進行評定，正確率在86.7%～88.9%之間。
09中藥檢測分析
紅外光譜還可應用于中藥等復雜混合物的質(zhì)量檢測。
對冬蟲夏草含片、西洋參泡茶和靈芝膠囊進行紅外光譜分析，將整體成分指紋圖譜控制與指標成分定性定量檢測有機結(jié)合，分別鑒別其真?zhèn)?，提供了一種操作簡便、高通量、低成本的中藥質(zhì)量快速檢測方法。