拉曼光谱技术在食品质量安全检测中的应用

时君

（浙江省温州市食品药品检验检测院 浙江温州 325000）

1 前言

现阶段，食品质量安全检测工作逐渐成为我国社会关注的重点[1]。应用最新的拉曼光谱技术，可以有效提高食品质量安全检测工作的水平，以此满足我国国民对于食品质量的要求。

2 拉曼光谱技术的应用原理

在实际应用过程中，拉曼光谱技术主要是利用拉曼光谱所提供的分子内部的各种简正振动频率和相关的振动能级的信息，来实现对食品质量安全的检测。和红外光谱相比，拉曼光谱应用机制具有较大不同，拉曼光谱技术在进行检测工作时，是利用分子极化率诱导来实现的，而红外光谱则是因为分子偶极矩的变化来实现的，二者在分子结构的分析上可以进行相互补充[2]。在极性基团中，比较常见的为碳氧双键（C O）、氮氢键（N H）及氧氢键（O H）等，这些基团的红外活性都较高，在非极性集团中，比较常见的是碳碳双键（C C）、碳碳单键（C C）、氮氮双键（N N）及二硫键（S S）等，其拉曼活性也较强。另外，水分子也具有很强的红外吸收能力，但是，拉曼活性较差，因此，红外光谱一般被应用在非水样品的检测中，而拉曼光谱技术则被应用在含水生物的检测工作中。利用傅式转换红外线光谱分析仪（FTIR）和拉曼光谱技术得到的光谱图详见图1。

图1 利用FTIR 和拉曼光谱技术得到的光谱图

3 拉曼光谱技术在食品质量安全检测中的应用

3.1 在食品成分检测中的应用

拉曼光谱技术主要应用在我国食品质量安全检测中的食品成分检测。我国的食品种类较为多样，不同种类的食品在成分组成上存在较大的差异。根据研究发现，大部分食品的成分都包含糖分、油脂及蛋白质等[3]，利用拉曼光谱技术，可以有效弥补传统食品成分检测技术的缺陷，在实际的检测过程中，不需要制备试样，在很大程度上简化了检测流程，降低了化学药品的消耗。通过应用拉曼光谱技术，可以有效检测食品成分中的葡萄糖的浓度，并对其中的饱和脂肪酸进行分析和研究，从而确定食品的酸碱度，提高食品质量安全检测工作的效率。

3.2 在食品农药残留检测中的应用

在农作物种植过程中，不可避免地会使用农药，因此，食物中经常会有一部分农药残留，应用拉曼光谱技术，可以对食品农药残留进行有效的检测，保证食品安全。另外，我国农产品检测中心配置的检测仪器对性能的要求较高，需要具备较高的灵敏度和专业性，使用的检测方法也较为复杂，在实际的检测过程中，检测成本较高。且不同的农药的分子结构不同，其在振动谱方面也明显不同。应用拉曼光谱技术，可以结合农药的这一特性，对食品农药残留进行有效检测。在实际应用中首先需要获取各种食品的拉曼光谱，之后才可进行农药检测，形成较为完善的数据库和评判模型后，再进一步检测食品表面的农药残留。

4 食品质量安全检测中的关键技术

4.1 荧光背景的扣除

在食品质量安全检测工作的应用过程中，拉曼光谱技术应用的关键就是荧光背景的扣除。和其他光线相比，拉曼散射属于比较弱的光散射，要想将其应用到食品质量安全检测工作中，需要使用激光光源照射相关样品，利用有机分子在检测过程中吸收的光子转化为荧光分子的过程，覆盖整个拉曼光谱。这就需要工作人员进行荧光背景的扣除，以此保证拉曼光谱技术在食品质量安全检测工作的应用效果。

另外，工作人员还需要对食品的不同种类进行分析，选择合适的激发波长，并加强对检测成本的考虑，合理更换激光器。例如，我国相关专家在水果农药的残留检测工作中逐渐发现，部分水果和农药在可见光的刺激下，会激发出较强的荧光，进而影响检测效果，如果使用的是波长为1 064 nm 的钕，以钇铝石榴石（YAG）作为激光光源对信号进行采集，就需要多次累加信噪比，以削弱荧光背景[4]。

4.2 消除热效应

拉曼光谱技术所产生的热效应主要指食品样品在进行激光照射时，因为照射的时间较长，导致样品被烧焦的现象。这就需要工作人员在实际应用的过程中注意消除热效应，具体措施如下：（1）合理控制激发光源的功率；（2）在检测过程中使用低温测样附件，并缩短样品扫描时间。

4.3 建立拉曼标准谱图图库

应用拉曼光谱技术进行食品质量安全检测工作时，还应建立拉曼标准谱图图库。目前，虽然拉曼光谱技术在我国食品质量安全检测工作中的应用已较为成熟，但是，在实际的检测工作中，还存在查谱图库更新不够及时、信息共享有待加强的问题。因此，工作人员需要结合当前的网络信息技术，提高拉曼光谱技术的应用水平。

5 讨论

当前，我国的食品行业发展较为迅速，随之带来的食品质量安全检测工作也备受社会的关注。在实际的食品质量安全检测工作中，拉曼光谱仪仍以高精密、功能完备、价格昂贵的实验仪器为主，在一定程度上也难以符合我国食品质量安全检测工作的要求[5]。因此，研发成本较低、实现数据无线上传、下载以及全球定位系统联用、面向食品无损检测的便携式托曼光谱仪，是当前我国推进拉曼光谱技术在食品中应用的关键。

6 结语

综上所述，拉曼光谱技术和我国传统的食品质量安全检测技术相比，具有操作简单、检测成本较低的优点，因此在我国食品质量安全检测工作中的应用也较为广泛，例如，食品成分检测、食品农药残留检测等，但是，在具体的应用过程中，还需要继续研究其关键技术，实现拉曼光谱技术的最大应用。