拉曼光譜技術(shù)具有樣品無需前處理、操作簡便、時間短、靈敏度高等優(yōu)點，可獲得樣品的物理化學(xué)及深層結(jié)構(gòu)信息，已廣泛應(yīng)用于石油化工、生物醫(yī)學(xué)、地質(zhì)考古、刑事司法、寶石鑒定等領(lǐng)域。拉曼光譜對水等極性物質(zhì)極其不敏感，在食品質(zhì)量安全檢側(cè)方面同樣具有良好的應(yīng)用前景。

拉曼光譜技術(shù)（Raman spectroscopy）是一門基于拉曼散射效應(yīng)而發(fā)展起來的光譜分析技術(shù)，體現(xiàn)的是分子的振動或轉(zhuǎn)動信息，由于拉曼光譜技術(shù)與常規(guī)化學(xué)分析技術(shù)相比，具有無損、快速、環(huán)保、無需制備試樣、無需消耗化學(xué)試劑、所需樣品量少等特點，因而在石油化工、生物醫(yī)學(xué)、地段考古、刑事司法、寶石鑒定等領(lǐng)域得以大力發(fā)展。

那么拉曼光譜技術(shù)在食品成分分析和農(nóng)藥殘留檢測中有哪些新研究進展呢？在食品質(zhì)量安全檢測中又有哪些關(guān)鍵技術(shù)呢？

一、拉曼光譜技術(shù)原理及檢測裝置

拉曼光譜技術(shù)原理

拉曼光譜提供的是分子內(nèi)部各種簡正振動頻率及有關(guān)振動能級的信息，與紅外光譜產(chǎn)生的機制不同，拉曼光譜是由于分子極化率變化誘導(dǎo)產(chǎn)生的，而紅外光譜是由于分子偶極矩變化產(chǎn)生的。二者在分子結(jié)構(gòu)的分析中相互補充。極性基團如C=O，N-H及O-H等具有很強的紅外活性，而非極性基團如C=C，C-C，N=N及S-S等具有很強的拉曼活性。水分子具有強烈的紅外吸收和弱的拉曼活性，因此拉曼光譜更適用于含水生物系統(tǒng)的分析。

拉曼光譜包含了譜線數(shù)目、位移大小和諧線強度等信息，這些信息與入射光的頻率無關(guān)，只與被測物質(zhì)的分子振動和轉(zhuǎn)動能級有關(guān)，而每一種物質(zhì)都有自己的特征拉曼光譜，因此通過所獲得的拉曼光譜與數(shù)據(jù)庫中的拉曼光譜進行比對，即可判定被測物質(zhì)的組成。除此定性分析之外，還可根據(jù)光譜譜帶的分析對被測物質(zhì)進行結(jié)構(gòu)分析，以及利用拉曼譜峰強度與被測物質(zhì)濃度成正比的關(guān)系進行半定量分析。

拉曼光譜技術(shù)分類

隨著拉曼光譜學(xué)以及激光技術(shù)的發(fā)展，拉曼光譜技術(shù)作為一種成熟的光譜分析技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展了多種不同的分析技術(shù)，如傅里葉拉曼光譜（FT-Raman）、表面增強拉曼光譜（SERS）、激光共振拉曼光譜（RRS）、共焦顯微拉曼光譜等。

二、拉曼光譜技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用

拉曼光譜技術(shù)在食品成分檢測中的應(yīng)用

食品的種類十分豐富，其成分因品種不同而有所差異，但綜合各種食品，其營養(yǎng)成分主要是糖分、油脂、蛋白質(zhì)和維生素。常規(guī)的化學(xué)分析方法，如液相色譜法、氣相色譜法等，操作步驟繁瑣，消耗化學(xué)藥品，需要制備試樣，而拉曼光譜技術(shù)能夠克服這些缺點，因此在食品成分的分析研究中得到廣泛的應(yīng)用。

通過拉曼譜圖不僅可以定性分析被測物質(zhì)所含成分的分子結(jié)構(gòu)和各種基團之間的關(guān)系，還可以定量檢測食品成分含量的大小。

糖分一般含有C-H，O-H，C=C，C-O等，雖然基團簡單，卻是大分子結(jié)構(gòu)，存在許多同分異構(gòu)體，所以分析相對困難。利用傅里葉拉曼光譜獲得甘蔗糖，甜菜糖的拉曼光譜，采用偏小二乘（PLS）和主成分回歸（PCR）對摻雜在楓樹糖漿中的甘蔗糖和甜菜糖含量進行建模，準(zhǔn)確率達(dá)95%。

應(yīng)用拉曼光譜可以檢測植物的含油量、油份組成以及分析動物脂肪的結(jié)構(gòu)等。此外，空間構(gòu)型的研究是拉曼光譜在蛋白質(zhì)和多肽的主要應(yīng)用。通過分析蛋白質(zhì)拉曼譜圖的峰強信息以及特征峰位置，不但可以得到蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)、肽鏈的骨架振動、而且可以獲得側(cè)鏈微環(huán)境的化學(xué)信息以及蛋白質(zhì)受外界環(huán)境（溫度、離子強度、pH等）的影響信息。

拉曼光譜在食品農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用

隨著社會的進步和人民生活水平的提高，食品安全已成為關(guān)注的熱點話題，農(nóng)藥殘留污染是制約食品營養(yǎng)與安全的首要因素之一。常規(guī)的檢測方法擁有許多不足，專業(yè)性強、檢測方法復(fù)雜，由于不同農(nóng)藥的分子結(jié)構(gòu)不同，其振動譜也會不同，因此利用拉曼光譜來識別不同的農(nóng)藥是可行的。

應(yīng)用拉曼光譜技術(shù)檢測在糧食、蔬菜、水果中普遍使用的殺蟲劑和殺菌劑，均有所進展。拉曼光譜在食品農(nóng)殘中的檢測主要是指果蔬上的農(nóng)殘檢測。拉曼光譜識別農(nóng)藥時必須先獲得各種果蔬的拉曼光譜，然后測量各種標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)藥的拉曼光譜，形成數(shù)據(jù)庫和評判模型，這樣就可識別噴有農(nóng)藥的果蔬拉曼光譜，從而檢測出果蔬表面的農(nóng)藥含量。根據(jù)各種農(nóng)藥的特征峰，可以實時快速的區(qū)分各種農(nóng)藥及其在果蔬表面上的農(nóng)殘。

三、拉曼光譜技術(shù)在食品安全檢測中的關(guān)鍵技術(shù)

熒光背景的扣除

拉曼散射是相對比較弱的光散射，而在食品分析研究中，由于激光光源照射在樣品時，有機分子易將吸收光子轉(zhuǎn)化為熒光分子從而產(chǎn)生熒光效應(yīng)，其強度大大超過拉曼光譜譜峰的強度，甚至可能*覆蓋整個拉曼光譜，因此減小和扣除熒光是順利進行食品研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。

熱效應(yīng)的消除

熱效應(yīng)是由于激光照射時間過長而引起的物質(zhì)發(fā)熱“燒焦”的現(xiàn)象。避免熱效應(yīng)對于獲得樣品真正的拉曼譜圖意義重大，主要措施有：（1）降低激發(fā)光源的功率可以有效防止熱效應(yīng)的產(chǎn)生，但拉曼光譜信號強度會減弱。（2）使用低溫測樣附件，同時減少樣品的掃描積分時間，也是常用的抑制熱效應(yīng)方法。

拉曼標(biāo)準(zhǔn)譜圖圖庫的建立

拉曼譜圖包含了拉曼特征峰的頻率、峰位的變化、偏振、峰寬、譜峰強度、半寬高、退偏比和散射面積等信息，他們蘊含著豐富的食品成分、分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵等信息。但是隨著時代的發(fā)展，固定在儀器內(nèi)部的譜圖庫無法及時更新，無法共享，難以滿足食品數(shù)據(jù)快速變化的趨勢，因此構(gòu)建支持有線和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)拉曼譜圖庫，是拉曼光譜技術(shù)能否進一步發(fā)展和推廣的關(guān)鍵。

國產(chǎn)化便攜式拉曼光譜儀的開發(fā)

我國食品行業(yè)高速發(fā)展，隨之帶來的食品質(zhì)量安全檢測也備受關(guān)注，然而進口拉曼光譜儀器高精密、功能完備，因而價格也相對昂貴。為適應(yīng)我國食品行業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)國產(chǎn)化，數(shù)據(jù)無線上傳和下載，面向食品無損檢測的便攜式拉曼光譜儀，是推進拉曼光譜技術(shù)在食品中應(yīng)用的關(guān)鍵。南京簡智儀器設(shè)備有限公司在拉曼技術(shù)方面已擁有十余年的研發(fā)經(jīng)驗，先后在國內(nèi)多項重大課題專項中獲得成功實施與應(yīng)用，核心產(chǎn)品便攜式拉曼光譜儀SSR-3000系列也在食品安全快速檢測應(yīng)用中收獲*。

食品安全問題已連續(xù)四年登上“受到關(guān)注的焦點問題”位置，公眾在對食品安全感到擔(dān)憂的同時，更希望的是修訂后的《食品安全法》真正能夠用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格的監(jiān)管、嚴(yán)厲的處罰、嚴(yán)肅的問責(zé)，來守護住“舌尖上的安全”。這場以基層監(jiān)管執(zhí)法為主戰(zhàn)場的“舌尖保衛(wèi)戰(zhàn)”，拉曼光譜技術(shù)就是很好的利器。