红外光谱法与食品安全

前言：目前，生活水平日益提升，人们对饮食有了更高要求。然而，目前食品事件问题屡见不鲜，逐渐消磨着人们对食品安全的信心，也让此类话题被推上了风口浪尖。对此，应当多举并措，提高食品安全，为人们的饮食提供最基本的保证。在食品检测领域，应当合理应用红外光谱法，提高检测效率效果，并建立起更加完善的检测体系，确保规范开展食品检测工作。

1.近年来食品安全问题的现状

近些年，国内外都出现过食品安全问题，所以这个话题被更多人关注。在我国，乳制品添加三聚氰胺是最为比较典型的问题之一，此外还有食品添加剂超标、福尔马林防腐等。很多化工原料被违规用于食品，危害广大群众的生命安全。而之所以此类问题频出，让更多的人对食品安全失去信心，一方面是因为食品人缺乏基本法律、道德意识，为了利益做出违法违规行为；另一方面也暴露出监督管理的缺位，没能发挥强制性的作用。当然，这也与食品检测方法不足有关，以三聚氰胺事件为例，就是因为当时采用的检测手段无法识别这种物质，导致未第一时间发现问题，最终产生巨大的影响。现阶段，随着科技发展，也有了更多食品检测方法，包括理化检测、色谱法、光谱法等，加之法律法规的完善，食品安全也在不断得到改善。

2.红外光谱法的检测原理

在食品检测领域，光谱法是一项可靠的技术，其中红外光谱法的使用最广泛。这项技术的原理相对简单，它利用了红外线和物质间的相互作用。红外线属于不可见光，波长范围为 760 至 1000000nm ，是在微波与可见光（红光）之间。根据热力学理论，在所有物体中，只要温度没有达到绝对零度，那么其构成的原子就会处在运动状态，过程中必然会产生热量，形成热辐射效应。过程中，辐射信号可以被红外光谱仪捕捉，转化为特征光谱信息，可以帮助我们在检测时发现这些物质。基于这一原理也可用来测量物体温度。在检测过程中，该项技术也有很多优点，比较突出的是其操作简单，只需按照规范步骤操作设备即可，这也使其成本十分可控。同时，该技术可以定性也可以定量检测，且出结果的速度快、重现效果好，适合进行大批量采样检测。因为这些优点，所以红外光谱法的实用性强，被用在很多场景当中，除了食品外，还有环境科学、制药等，这确保了其能不断发展。现阶段红外光谱法的应用越发成熟，在食品检测领域已覆盖了乳品、油类等多数品类。

3.红外光谱法在食品安全中的应用

3.1 食品原料与产地检测

红外光谱法可以实现高效、无损的检测，在食品领域中的应用效果良好，尤其是在对食品原料的检测中，能实现产品产地、质量的有效区分。对于不同类型的食品，由于其原料会对口感和品质有较大的影响，所以通常需要进行检测，而红外光谱法可以分析食品成分的分子结构特征，从而判断原料能否满足安全标准，从而排除潜在风险。同时，检测中也要对食品的成分、结构进行分析，这能帮助进行食品开发。红外光谱法可凭借在灵敏度、分辨率方面的优势，获得食品的分子信息，为食品研究提供支持。以茶叶为例，该技术可以检测其中如总氮量、游离氨基酸、茶多酚等。在经过大量样本茶叶的检测后，就可建立标准数学模型，通过比对来判断茶叶的品质是否达标，同时也可用于判断原料是否有掺假的情况。此外，该技术还能用于区分一些原料的来源。以生活中常用的酱油为例，其品质会受到产地的影响。而利用红外光谱法，结合获取的 LDA、PLS，可以建立数学模型，通过对比来区分原料产地。

3.2 食品添加剂检测

现代食品工业中添加剂的使用十分频繁，生活中我们在选购食品时，相较于保质期，会更加关注其添加剂的使用情况。添加剂根据类型不同，能够在食物中发挥改善食品的风味、色泽、保存期限等功能。这确实能给食品“增色”，但不规范使用也会对人体构成危害。因此，我国对于添加剂的使用，无论是种类还是用量上，都有很严谨的要求，如《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》GB2760-2024。然而，如果检测手段不完善，会对食品安全构成威胁。例如，曾经有不法商家为了提高奶粉的含氮量，违规添加有毒物质三聚氰胺，这一问题曾引发广泛关注。当时普遍采用的“凯氏定氮法”，是将食品中的氮转化为无机物并生成氮气，以此间接测定蛋白质含量。该方法具有一定的局限性，仅能反映总氮含量，而无法区分氮来源。因此，应当通过技术手对添加剂进行检测，确保食品符合国家标准。其中，红外光谱法的优势显著，在添加剂检测方面有很大潜力。如上文提到的三聚氰胺，利用红外光谱法，可以发现其表现出明显的特征峰，结合定量分析数学模型如主成分分析 PCA，就很容易检测出目标样品中是否含有该物质，并推算出该物质的量，也可实现对多种添加剂的同步分析。基于这一原理，就可以用于检测绝大多数添加剂。如常用的防腐剂苯甲酸：在 1700cm^-1 处有特征吸收，结合 ATR 衰减全反射技术可实现苯甲酸的实时监测。此外，苏丹红、孔雀石绿等工业染料在食品中严禁添加，但其红外指纹区（ 600-1500cm^-1 ）具有独特振动模式，通过标准谱库比对可快速筛查。由此可见，红外光谱法是高效、便捷的技术手段，为食品添加剂的检测提供了新的解决方案，极大地提升了检测准确性。但在检测时还要考虑样品基质中是否有干扰物质，或是一些添加剂的特征吸收峰较弱，难以被直接识别，对此还需采用技术手段进行进一步分析和识别。

3.3 有毒成分检测

危害食品安全的威胁中首要的是有毒农药残留问题，其中毒死蜱、敌敌畏等机磷类农药最为常见，在果蔬种植存在滥用问题。这些农药属于有毒物质，人通过食物摄入后，会慢性损害健康，如果量过大则会急性中毒。红外光谱法因为能够识别分子，所以能够检测此类污染物：例如，使用红外光照射样品时，有机磷分子中的 P=O 键、P-O-C 键等官能团会产生特征吸收峰，通过比对标准谱库即可实现对相关农药的定性定量分析。实验表明，对样品中毒死蜱的检测限可达 0.5mg/kg ，除有机磷外，红外光谱还可识别食品中的生物毒素。相较于传统色谱方法，其优势在于无需复杂前处理，单个样品检测时间可控制在 5 分钟以内，特别适合对大量样品快速筛查。

结语：食品安全一直以来都备受关注。随着人们对食品质量的要求逐渐提高，如何更有效地检测食品中的有害物质成为当前研究的重点之一。在众多检测方法中，红外光谱法因其快速、灵敏且无损的特点，在食品检测领域得到了广泛应用。红外光谱技术能够准确识别食品中的成分结构及含量变化，可用于检测添加剂、农药残留等。相比于传统方法，其更简便、高效特别适合大规模筛查。近年来，技术进步带动红外光谱仪的性能提升，使得红外光谱法的应用更加可靠。

参考文献：

[1]秦丽，王军磊.红外光谱法检测食盐中微塑料研究[J].食品安全导刊，2022（15）

[2]张晓华.红外光谱法与食品安全[J].黑龙江科技信息，2015（7）