拉曼光譜技術在食品質量安全檢測中的應用

　　近年來，拉曼光譜技術作為無損快速檢測技術在食品行業中得到廣泛應用。拉曼光譜學是用來研究晶格及分子的振動模式、旋轉模式和在一系統里的其他低頻模式的一種分光技術。拉曼散射為一非彈性散射，通常用來做激發的激光范圍為可見光、近紅外光或者在近紫外光范圍附近。激光與系統聲子做交互作用，導致最后光子能量增加或減少，而由這些能量的變化可得知聲子模式。這和紅外光吸收光譜的基本原理相似，但兩者所得到的數據結果是互補的。

　　食物的主要成分為蛋白質、脂質、碳水化合物、水和微量元素等。常規分析蛋白質的方法如高效液相色譜法、X 射線衍射法、質譜法和分光光度法等，都存在操作繁瑣，處理樣品復雜，樣品被破壞的缺點。拉曼光譜分析技術能克服這些缺點。以拉曼效應為基礎建立起來的分子結構表征技術，其信號來源于分子的振動和轉動，提供不同食物成分的信息，是測定固體和液體樣品結構信息的有效方法之一。在對食品主要成分的結構與功能特性的變化測定上，拉曼光譜技術比傳統化學方法具有更強的優勢。通過拉曼譜圖不僅可以定性分析被測物質所含成分的化學結構和化學鍵的變化，還可以定量檢測食物某些成分的含量。

　　1、拉曼光譜對碳水化合物檢測

　　以臍橙為例：應用激光拉曼光譜儀獲取臍橙拉曼譜線，通過對拉曼譜線處理與分析得到預測臍橙果肉糖度的譜線特征值，并作為檢測臍橙內部品質的指標。通過拉曼光譜對纖維低聚糖配糖鍵構象的分析，有助于更詳細地了解纖維低聚糖的三維結構。通過拉曼光譜可測定聚糖單元糖基的環振動情況，相比紅外光譜，有較強的特征吸收。

　　2、拉曼光譜對蛋白質檢測

　　蛋白質作為大部分食品中的主要原料成分，是衡量食品品質、營養價值的重要指標之一。目前拉曼光譜技術已被應用于研究食品蛋白質， 它可以鑒定底物或化學鍵變化以及肉類加工中的蛋白結構。通過分析蛋白質拉曼譜圖的特征峰位置、譜峰強度和譜峰面積， 不但可以得到蛋白質分子的振動信息、化學結構、化學鍵變化，還可以得到有側鏈微環境的化學信息及其受各種理化因素如pH、溫度等影響的信息。

　　3、拉曼光譜對脂類檢測

　　隨著傅里葉變換技術的出現，拉曼技術可以檢測到植物油的脂肪酸組成， 含油量和動物脂肪的結構，有可能作為質量控制的快速篩選的方法。早在1972 年，激光拉曼就用于測定食用植物油里的順式和反式異構體，它們的波數位移分別在1 656cm-1 和1 670 cm-1。同樣，C=C 伸縮鍵對C-H 鍵引起的散射強度比， 證明與甘油三酯和游離植物油的碘值呈正相關。

　　4、拉曼光譜對水檢測

　　水的研究可以應用紅外光譜、拉曼光譜、X 射線等， 其中拉曼光譜技術可以表征水分子的振動特征及氫鍵結構。水分子的振動包括2 個O-H 伸縮鍵，其中對稱的在3 220 cm-1 處，不對稱的在3 400 cm-1 處。盡管魚糜凝膠化時表觀特征變化不明顯，但是水分子的振動強度會降低。這種趨勢緣于水中的弱氫鍵分子結構。

　　5、拉曼光譜對維生素檢測

　　利用拉曼光譜技術可提供完整的維生素分子結構信息，并對其結構做進一步的描述和表征。列如通過測定維生素C 的傅里葉拉曼光譜，并對它的拉曼特征譜帶進行初步的指認和歸屬；結合pH 值的變化探討吸附作用的特點和規律。

　　拉曼光譜技術發展至今已有80 年的歷史，自表面增強拉曼光譜和激光拉曼光譜技術出現以后，拉曼光譜技術在生物結構分析方面的應用得到快速發展。拉曼光譜技術具有分析速度快、無需預處理、不需破壞樣品，靈敏度較高、樣品濃度低，目前，已成為分析化學、生物學、藥學的重要研究手段。

　　編輯點評

　　拉曼光譜在食品成分檢測中的應用十分廣泛，在牛乳中的三聚氰胺、糧食水果中的農藥殘留、水產品中孔雀石綠、辣椒中的蘇丹紅等食品安全檢測中的應用效果都十分出眾。隨著光譜儀器以及光譜分析技術的不斷發展，拉曼光譜在食品安全檢測領域必將得到更為廣泛的應用。