近红外的光学特性及在食品中的检测原理和应用.pdf

年第期山西食品工业
!""#$9;
%!月出版*05&.’,,,,=224,,,,’&4>*?(@

!
"!!!!!!"

"!!!!!
·食品分析·!
"
!
近红外的光学特性及在食品中的检测原理和应用

史苏佳8
（江南大学理学院，无锡!%$"97）

摘要介绍了近红外的光学特性及在食品中的检测原理和应用，认为近红外技术在食品的无损伤快速
检测方面具有非常广阔的应用前景。
关键词近红外光学特征应用

近红外（&’(）是介于可见光（)’*）和中红外信息的一种有效的载体。近红外光照射时，频率
光（+’(）之间的电磁波，该谱区早在%,-""年就相同的光线和基团将发生共振现象，光的能量通
已被发现。由于大多物质在该谱区的吸收谱带宽，过分子偶极矩的变化传递给分子；而近红外光的
重叠严重，吸收信号弱，一直未能得到应用。随着频率和样品的振动频率不相同，该频率的红外光
近年来计算机技术、物理学和化学的发展，近红外就不会被吸收。因此，选用连续改变频率的近红
技术得到了快速发展，并成为一种无破坏性的快速外光照射某样品时，由于试样对不同频率近红外
检测技术，可广泛的应用于农业、食品、医药、石光的选择性吸收，通过试样后的近红外光线在某
油、化工、烟草、酿造、煤炭、纺织、化妆品和宝些波长范围内会变弱，透射出来的红外光线就携
石等行业。本文就近红外的光学特性与在食品中的带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透
应用做一介绍。射或反射光线的光密度，就可以确定该组分的含
量。
%,,,,,,,,,,近红外的光学特性
!,,,,,,,,,,近红外仪器及特点
红外光谱包括近红外、中红外和远红外，均
介于可见光和微波之间，肉眼无法观察到他的存!3%,,,,近红外仪器简介
在。不同的红外光谱具有不同的特性：近红外光以456!""近红外光谱仪为例，光学系统
谱属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱，具456!""采用全封闭光学腔体，光源灯为汞灯，参
有较强的穿透能力，而远红外则有良好的加热特比灯为卤钨灯。其独有双光束系统自动参比分析，
性。近红外光主要是对含氢基团.,/,0键（.为使样品扫描与参比扫描同步进行，免除了人工手动
1、2、&、*等）的吸收，其中包含了大多数类型参比的步骤，也最大限度地消除了参比间隙中光学
有机化合物的组成和分子结构的信息。由于不同信号及电子噪音波动产生的影响。检测系统采用硅
的有机物含有不同的基团，不同的基团有不同的检测器及二极管阵列检测器，该检测器由!#7个光
能级，不同的基团和同一基团在不同物理化学环电二极管排列组成。光束通过检测池时被样品吸
境中对近红外光的吸收波长都有明显差别，且吸收，然后被光栅分光，形成按波长顺序分布的光谱
收系数小，发热少，因此近红外光谱可作为获取带，光谱带再被聚焦到阵列式接收器上，阵列上每

:史苏佳，女，%;7%年出生，%;-9年毕业于南京航空学院无线电专业，副教授。
收稿日期：!""#,<,"-,<,!9
年第期
$"山西食品工业!""#$
%!月出版

个光电二极管同时收到不同波长的光信号，并通过线的品质监测与控制。而品质检测和在线监测与控
电子学的方法依次扫描提取、储存。制往往是基于成分分析之上的。常规化学分析具有
!&!’’’’近红外分析检测技术的特点较高的准确度和可靠性，而且还是许多近代仪器分
!&!&%’’’’近红外仪器测定样品时无需对样品进行处理。析技术的基础，但是，无论是化学分析还是仪器分
近红外光线具有很强的穿透能力，在检测样品析，其试样的前处理、实验本身的耗时性以及对物
时，不需要进行任何前处理，可以穿透玻璃和塑料料的破坏性又是许多场合所不允许的。近红外技术
包装进行直接检测，也不需要任何化学试剂。和常则以他的快速、准确和实时性受到越来越多的食品
规分析方法相比，既不会对环境造成污染，又可节行业研究者的青睐。
约大量的试剂费用。董秀玲等采用近红外光谱仪234!""研究了
!&!&!’’’’近红外仪器的测定时间短，几分钟甚至几秒冻玉米中主要成分的测定方法。讨论了采用偏
钟就可以完成测试。最小二乘法（567）建立校正模型过程中样品预
!&!&(’’’’无破坏性。处理及利用常规吸收峰优选波长的方法。经验
无破坏性是近红外技术的一大优点，根据这一证，水分、淀粉测量值同浓度参考值具有良好
优点，近红外技术可以用于果蔬原料及成品的无损相关性（相关系数大于"&8），测量重复性变异
检测。在果品贮藏库中安装近红外装置，能够实现系数（9:）优于!’;。研究结果表明，近红外
果蔬的自动检测、分级，节约大量的人力、物力。光谱法可以满足冻玉米中主要成分的实际测量
!&!&$’’’’在线检测。要求，为玉米深加工企业提供了冬季原料玉米
由于近红外技术能够及时快捷的对样品进行检“按质收购”的参考方法