拉曼光譜技術(shù)基于分子的拉曼散射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)定性定量分析，憑借指紋性強(qiáng)、檢測(cè)快速、可微損/無損分析的特性，成為食品安全檢測(cè)領(lǐng)域的新興核心技術(shù)。相較于傳統(tǒng)色譜、質(zhì)譜及近紅外光譜技術(shù)，拉曼光譜技術(shù)在檢測(cè)特異性、微痕量分析、復(fù)雜基質(zhì)適配性等方面實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵突破，推動(dòng)食品安全檢測(cè)儀向現(xiàn)場(chǎng)快速篩查、微痕量有害物精準(zhǔn)識(shí)別、多指標(biāo)同步檢測(cè)、原位無損分析方向升級(jí)，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)儀器前處理復(fù)雜、檢測(cè)周期長、難以現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的行業(yè)痛點(diǎn)，為食品生產(chǎn)、流通、監(jiān)管全流程的質(zhì)量把控提供了更高效的技術(shù)支撐。
拉曼光譜技術(shù)的核心突破在于超高的檢測(cè)特異性，為食品安全檢測(cè)儀賦予了精準(zhǔn)的物質(zhì)“指紋識(shí)別”能力，這是其區(qū)別于其他光譜技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)。拉曼散射的本質(zhì)是光子與分子振動(dòng)能級(jí)相互作用產(chǎn)生的非彈性散射，不同物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵類型存在差異，其拉曼散射光譜會(huì)呈現(xiàn)出專屬的特征峰位置、強(qiáng)度和峰形，即“拉曼指紋”，且這種指紋特征不受物質(zhì)相態(tài)、濃度的影響，即使是結(jié)構(gòu)相似的同分異構(gòu)體、同系物也能被精準(zhǔn)區(qū)分。在食品安全檢測(cè)儀中，這一特性實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品中微痕量違禁添加劑、農(nóng)藥獸藥殘留、致病菌代謝物、摻假成分的精準(zhǔn)識(shí)別，例如可快速區(qū)分乳粉中的三聚氰胺與其他含氮添加劑，識(shí)別食用油中的地溝油特征標(biāo)志物、果蔬中不同種類的農(nóng)藥殘留，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)識(shí)別難度大、易出現(xiàn)假陽性的問題。同時(shí)，拉曼光譜的指紋性讓檢測(cè)儀可建立標(biāo)準(zhǔn)化的物質(zhì)光譜數(shù)據(jù)庫，通過未知樣品光譜與數(shù)據(jù)庫的快速匹配，實(shí)現(xiàn)定性結(jié)果的即時(shí)輸出，檢測(cè)準(zhǔn)確率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)光譜技術(shù)。
針對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)儀器前處理復(fù)雜、難以現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的痛點(diǎn)，拉曼光譜技術(shù)推動(dòng)食品安全檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)了無/微前處理、現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的突破，大幅提升了檢測(cè)效率。拉曼光譜對(duì)樣品的適配性極強(qiáng)，無需對(duì)食品樣品進(jìn)行消解、萃取、提純等復(fù)雜前處理，固態(tài)、液態(tài)、半固態(tài)樣品均可直接檢測(cè)，對(duì)于果蔬、肉類、谷物等固態(tài)食品，可通過檢測(cè)儀的探頭直接接觸樣品表面進(jìn)行原位檢測(cè)；對(duì)于牛奶、飲料、食用油等液態(tài)食品，可直接滴入檢測(cè)池分析，整個(gè)檢測(cè)過程從樣品準(zhǔn)備到結(jié)果輸出僅需數(shù)秒至數(shù)分鐘，檢測(cè)效率較傳統(tǒng)色譜技術(shù)提升上百倍。同時(shí)，拉曼光譜技術(shù)所需樣品量極少，微升級(jí)液態(tài)樣品、毫克級(jí)固態(tài)樣品即可完成檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了食品中微痕量有害物質(zhì)的微損檢測(cè)，且檢測(cè)后樣品無損耗，可滿足食品留樣復(fù)檢的需求。基于這一優(yōu)勢(shì)，拉曼光譜型食品安全檢測(cè)儀已實(shí)現(xiàn)便攜式、手持式小型化設(shè)計(jì)，可在食品生產(chǎn)車間、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、商超、海關(guān)等現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景靈活應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)了食品安全的“現(xiàn)場(chǎng)篩查、即時(shí)判定”。
在復(fù)雜食品基質(zhì)的微痕量分析方面，拉曼光譜技術(shù)通過與表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)靈敏度的數(shù)量級(jí)提升，推動(dòng)食品安全檢測(cè)儀突破了微痕量有害物檢測(cè)的技術(shù)瓶頸。傳統(tǒng)拉曼光譜的散射信號(hào)較弱，對(duì)低濃度物質(zhì)的檢測(cè)靈敏度有限，而SERS技術(shù)通過金、銀、銅等納米材料構(gòu)建的增強(qiáng)基底，可使目標(biāo)物質(zhì)的拉曼散射信號(hào)放大10^6~10^10倍，將檢測(cè)限降至納克級(jí)甚至皮克級(jí)，完美適配食品中痕量農(nóng)藥獸藥殘留、違禁添加劑、致病菌的檢測(cè)需求。在食品安全檢測(cè)儀中，SERS增強(qiáng)基底被集成于檢測(cè)芯片中，樣品與基底接觸后，微痕量目標(biāo)物質(zhì)會(huì)吸附于基底表面，其拉曼信號(hào)被大幅增強(qiáng)，即使在食品復(fù)雜基質(zhì)的背景干擾下，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)微痕量有害物的精準(zhǔn)檢測(cè)。例如，搭載SERS技術(shù)的拉曼檢測(cè)儀可檢測(cè)出果蔬中濃度低至0.01mg/kg的農(nóng)藥殘留，識(shí)別出牛奶中痕量的致病菌，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)儀器對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中微痕量物質(zhì)檢測(cè)靈敏度不足的問題。
拉曼光譜技術(shù)還推動(dòng)食品安全檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)了多指標(biāo)同步檢測(cè)的突破，兼顧了檢測(cè)效率與檢測(cè)維度的豐富性。一份拉曼光譜圖中包含了樣品中所有物質(zhì)的拉曼指紋信息，借助化學(xué)計(jì)量學(xué)算法，可對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度解析，實(shí)現(xiàn)一次檢測(cè)同時(shí)識(shí)別食品中的多種目標(biāo)物質(zhì)，例如在檢測(cè)乳粉時(shí)，可同步分析是否含有三聚氰胺、植脂末等摻假成分，同時(shí)定量檢測(cè)乳粉中的蛋白質(zhì)、脂肪含量；在檢測(cè)果蔬時(shí)，可同步識(shí)別多種農(nóng)藥殘留的種類與含量。與傳統(tǒng)檢測(cè)儀器一次僅能檢測(cè)一個(gè)指標(biāo)相比，拉曼光譜型檢測(cè)儀大幅提升了多指標(biāo)同步檢測(cè)能力，且無需對(duì)樣品進(jìn)行多次處理，既節(jié)省了檢測(cè)時(shí)間，又降低了檢測(cè)成本。同時(shí)，檢測(cè)儀可通過不斷擴(kuò)充光譜數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)指標(biāo)的無限拓展，適配食品安全檢測(cè)中不斷出現(xiàn)的新型違禁物質(zhì)、摻假手段，具備極強(qiáng)的技術(shù)延展性。
此外，拉曼光譜技術(shù)推動(dòng)食品安全檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)了原位無損、非接觸檢測(cè)的突破，滿足了食品品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求。拉曼光譜為非接觸式檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)儀的激光探頭可在不接觸、不損傷食品樣品的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)食品內(nèi)部成分的原位分析，例如可對(duì)密封包裝的食品進(jìn)行透過包裝檢測(cè)，無需拆封即可判斷是否存在摻假、有害物質(zhì)殘留；可對(duì)果蔬、肉類的不同部位進(jìn)行原位掃描，分析其營養(yǎng)成分分布、新鮮度變化，實(shí)現(xiàn)食品品質(zhì)的精準(zhǔn)把控。這一特性讓拉曼光譜型檢測(cè)儀可應(yīng)用于食品生產(chǎn)線上的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，對(duì)生產(chǎn)過程中的食品進(jìn)行連續(xù)、無損監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)品質(zhì)異常，推動(dòng)食品生產(chǎn)向智能化、精細(xì)化質(zhì)量管控升級(jí)，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上實(shí)時(shí)監(jiān)控的問題。
拉曼光譜技術(shù)從檢測(cè)特異性、檢測(cè)效率、靈敏度、多指標(biāo)分析、原位無損檢測(cè)等多個(gè)維度，為食品安全檢測(cè)儀帶來了顛覆性突破，推動(dòng)檢測(cè)儀器從實(shí)驗(yàn)室精密設(shè)備向現(xiàn)場(chǎng)便攜式、手持式設(shè)備升級(jí)，從復(fù)雜前處理、單指標(biāo)檢測(cè)向無預(yù)處理、多指標(biāo)同步檢測(cè)升級(jí)，從有損檢測(cè)向原位無損檢測(cè)升級(jí)。這些突破不僅解決了食品安全檢測(cè)領(lǐng)域的傳統(tǒng)行業(yè)痛點(diǎn)，還適配了食品生產(chǎn)、流通、監(jiān)管全流程的檢測(cè)需求，為食品安全保駕護(hù)航提供了更高效、更精準(zhǔn)、更便捷的技術(shù)手段。隨著拉曼光譜與納米材料、人工智能、大數(shù)據(jù)的深度融合，其在食品安全檢測(cè)儀中的應(yīng)用將進(jìn)一步深化，推動(dòng)食品安全檢測(cè)技術(shù)向更智能、更精準(zhǔn)、更普惠的方向發(fā)展。
本文來源于深圳市芬析儀器制造有限公司http://www.hengweibike.com/
