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如海光電┠高性能光譜技術(shù)提供肉類摻假快檢新思路
近年來,，肉制品的質(zhì)量安全成為老百姓極為關(guān)注的問題,，肉類摻假摻雜事件屢見不鮮，這種現(xiàn)象在深加工肉行業(yè)甚至成為了qian規(guī)則,。不良商家為了謀取利益,，在售價高的牛肉羊肉中，摻假摻雜來賺黑心錢,。例如2019年報道的某麻辣燙店里售賣的“羊肉卷”中鴨肉的含量高達(dá)60 %,，這就是大家稱的“復(fù)合肉卷”，而純羊肉和“復(fù)合肉卷”價格每斤相差高達(dá)30元左右,。這不僅嚴(yán)重威脅到了消費者的健康和權(quán)益,，還擾亂了我國肉類加工行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展,。因此,，開發(fā)快速準(zhǔn)確的檢測技術(shù)對保障消費者舌尖上的安全及肉品行業(yè)健康發(fā)展有重要意義。
傳統(tǒng)檢測技術(shù)有聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）,、蛋白質(zhì)鑒別等,，但這些方法耗時長、操作復(fù)雜,，不能滿足快速檢測及現(xiàn)場檢測的需要,。近年來出現(xiàn)了一些肉品質(zhì)鑒別快速檢測技術(shù)，酶聯(lián)免疫吸附（ELISA）是一種基于免疫學(xué)方法的對各種動物源性成分進(jìn)行鑒定的技術(shù),，但存在特異性較低,、受樣品基質(zhì)影響大的局限。實時熒光定量PCR也是一種快檢技術(shù),，該技術(shù)利用PCR反應(yīng)體系中熒光信號的變化對產(chǎn)物生成進(jìn)行實時監(jiān)測,，但仍然需要較復(fù)雜的樣品前處理過程，并且對操作人員的技術(shù)要求很高,。這些方法均需要進(jìn)行樣品前處理,，操作復(fù)雜，尚不能*當(dāng)前肉制品快檢的需求,。
拉曼光譜技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種快速無損檢測方法,，該方法一般不需要進(jìn)行前處理，操作簡單,，在農(nóng)產(chǎn)品,、食品的檢測中發(fā)揮著重要作用。拉曼光譜中的拉曼位移與分子的振動能級一一對應(yīng),，可以反映出檢測物分子的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和振動信息,，被廣泛應(yīng)用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析。國內(nèi)外用拉曼光譜法檢測肉中脂肪[1],、蛋白質(zhì)[2][3]等的研究已有報道,。
De Biasio等[4]利用激光波長為785nm的顯微共聚焦拉曼光譜儀采集了雞肉、豬肉,、羊肉,、牛肉、馬肉,、火雞肉的拉曼光譜（如圖1所示）,，結(jié)合光譜預(yù)處理方法及分類方法，用來鑒別肉的種類,，結(jié)果表明：拉曼光譜技術(shù)結(jié)合主成分分析PCA可以很容易區(qū)分紅肉和白肉（如圖2所示）,，但是區(qū)分不同物種的肉時還需要更復(fù)雜的化學(xué)計量學(xué)方法。
圖1：馬肉,、豬肉,、雞肉、火雞肉,、牛肉,、馬肉的平均拉曼光譜
圖2：雞肉、火雞肉,、豬肉,、馬肉、羊肉,、牛肉的PAC分類
周亞玲[5]利用拉曼光譜技術(shù)建立了一種摻雞肉牛肉餡快速判別的方法,。制備雞肉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0 %、10 %,、20 %,、30 %,、40 %、50 %,、60 %,、70 %、80 %,、90 %,、100 %的摻假牛肉餡共計89個樣本，使用顯微拉曼光譜儀采集其拉曼光譜（如圖3）,，采用PCA對不同雞肉含量的牛肉餡進(jìn)行聚類分析,，并利用支持向量回歸建立模型（SVR）。
圖3：摻雞肉牛肉餡的拉曼光譜曲線
圖4：純牛肉餡及摻雞肉牛肉餡的PCA圖
結(jié)果表明：PCA能夠?qū)郊倥Ｈ怵W快速鑒別出來,；摻假牛肉餡樣本的SVR校正模型決定系數(shù),、交互驗證決定系數(shù)、預(yù)測模型決定系數(shù)分別為0.9994,、0.9993,、0.9716，說明建立的SVR模型可以實現(xiàn)對摻雞肉牛肉餡的快速,、準(zhǔn)確判別,。
由此可見，拉曼光譜技術(shù)在肉品定性判別方面是可行的,，并且有望應(yīng)用于肉品摻假摻雜定量檢測,。
近日，我們利用如海光電的高性能光譜儀XS 11639組裝搭建了一套拉曼光譜檢測系統(tǒng)（設(shè)備搭建如圖5）,，用來檢測雞肉的脂肪,。
圖5：組裝拉曼光譜檢測系統(tǒng)
將雞肉脂肪放置在拉曼激發(fā)光的聚焦點采集其拉曼光譜，激光波長為532 nm,，激光功率為5 mw,，積分時間為1 s，光譜平均次數(shù)為10次,，雞肉脂肪的原始拉曼光譜的譜圖如圖6所示,。
圖6：雞肉脂肪的原始拉曼光譜
雞肉脂肪等生物組織的熒光非常強，而拉曼光譜信號僅為熒光信號的萬分之一或更低,，因此往往被熒光所淹沒,。為了更加清晰和明顯地表示出拉曼光譜，所使用的檢測裝置應(yīng)具有足夠高的靈敏度和分辨本領(lǐng),。在我們得到的雞肉脂肪的原始拉曼光譜中,，可以看到非常明顯的能夠精確描述蛋白質(zhì)和多肽結(jié)構(gòu)的拉曼特征峰，如酰胺Ⅰ的特征峰在1597-1680 cm-1,，歸屬為碳氧雙鍵伸縮,、氮氫鍵彎曲和碳?xì)滏I伸縮,，酰胺Ⅲ的特征峰在1229-1300 cm-1，歸屬為碳氧鍵伸縮和氮氫鍵彎曲,。對比一些文獻(xiàn)中肉制品拉曼光譜（如圖1,、圖3），我們得到的脂肪拉曼光譜也有很好的生物組織拉曼信號,。該實驗可以說明如海光電的拉曼檢測系統(tǒng)具有良好的信號收集能力和分辨能力，可以獲得較高質(zhì)量的雞肉脂肪的拉曼信號,，滿足生物組織檢測的高靈敏度和高分辨率的需求,。
此外，雞肉脂肪等生物組織的拉曼光譜中熒光背景很強,，因此正確的數(shù)據(jù)處理方法也至關(guān)重要,，如海拉曼光譜檢測系統(tǒng)的控制軟件pro中帶有背景降噪及光譜平滑功能，能夠扣除熒光背景及平滑光譜,，圖7為光譜預(yù)處理后的雞肉脂肪的拉曼光譜,。
圖7：預(yù)處理后的雞肉脂肪拉曼光譜
如海光電的拉曼光譜檢測設(shè)備可以得到高質(zhì)量的雞肉脂肪的拉曼光譜，在肉類摻假摻雜鑒別,、肉的品質(zhì)分級等方面有廣闊的應(yīng)用前景,。
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[4] De Biasio M , Stampfer P , Leitner R , et al. Micro-Raman spectroscopy for meat type detection[C]// Spie Sensing Technology & Applications. 2015.
[5] 周亞玲. 基于拉曼光譜技術(shù)的摻雞肉牛肉餡快速判別方法[J]. 肉類研究, 2018, v.32；No.231(05):40-43.