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布魯克 近紅外光譜儀原材料摻假鑒別解決方案
2024-04-16
原材料的摻假鑒別，是每個(gè)品管人心中的痛。這就像是給他們出了一道開放性的試題——“我要檢測的是什么？”，“含量是多少？”，“我怎么知道我是否都檢測出來了？”，試題做完了也不知道標(biāo)準(zhǔn)答案。沒錯(cuò)，有些摻假原料與真品非常相似，難以通過常規(guī)的檢測方法快速鑒別。比如在蜂蜜中加入玉米糖漿，或者在橄欖油中摻雜玉米油、大豆油等。
隨著摻假物及摻假手段的不斷更新，品管員也要持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)來“打怪升級”。從外觀檢查到氣味測試，從化學(xué)成分分析到機(jī)器視覺。目前近紅外技術(shù)也成為摻假鑒別的新生力量。它快速、無損，不需要消耗試劑，屬于綠色分析技術(shù)。對于近紅外在定量上的應(yīng)用大家應(yīng)該都不陌生，不管是在農(nóng)業(yè)、食品，還是石油、化工等行業(yè)都有著非常成熟的應(yīng)用。而對于定性來說，近紅外技術(shù)也獨(dú)具優(yōu)勢。
近紅外技術(shù)用于摻假鑒別的優(yōu)勢在于：在不確定摻假物的情況下快速進(jìn)行摻假鑒定。
它是利用圖譜比較的方法，通過比較未知樣品光譜與某一特定參考光譜的相似程度，從而評價(jià)近紅外光譜的偏差是否在限定范圍內(nèi)。樣品在限定范圍內(nèi)，認(rèn)定為合格品；不在限定范圍內(nèi)，認(rèn)定為摻假樣品。這種方法我們也稱為判別分析或合格性測試（Conformity Test）。
例子：
蛋黃粉是以新鮮雞蛋為原料，經(jīng)過多道工序制成的粉質(zhì)，是新鮮雞蛋最理想的替代品。因具有較好的乳化性，蛋黃粉作為一種天然的食品乳化劑在食品加工中廣泛應(yīng)用。許多原料供應(yīng)商為了降低成本提高利潤會向蛋黃粉中摻入玉米蛋白粉、玉米粉、大豆蛋白粉等。摻假物質(zhì)不論從外觀、質(zhì)地和理化性質(zhì)都比較接近，很難通過一般的化學(xué)方法來鑒別。
對于蛋黃粉的摻假鑒別，我們將蛋黃粉的合格品和摻假品掃描近紅外譜圖，通過軟件選取合適的預(yù)處理方法設(shè)定蛋黃粉合格品的光譜閾值，建立合格性測試模型。如下圖所示，綠色樣品點(diǎn)為合格品光譜，藍(lán)色樣品點(diǎn)為不同摻雜含量的樣品光譜。從圖中可以看出，合格品和不合格品會有一個(gè)明顯的界限，不同摻雜含量的樣品在空間中也有明顯的區(qū)分。
圖1. OPUS軟件建立合格性測試模型
通過合格性測試模型，我們可以對蛋黃粉的來料進(jìn)行摻假鑒別。如果樣品在閾值范圍內(nèi)，軟件認(rèn)定為合格品，如果樣品在閾值范圍外，軟件認(rèn)定為不合格品。
圖2. OPUS軟件鑒別未知樣品是否摻假
近紅外光譜技術(shù)的判別分析方法功能強(qiáng)大，可用于食品、農(nóng)業(yè)類原料的摻假鑒別，如蜂蜜摻假、肉類摻假、酒類摻假等；也可用于產(chǎn)地溯源、混合均勻度評價(jià)、產(chǎn)品配方變化判定以及在線過程的實(shí)時(shí)定性分析等。
圖3. 采用合格性測試方法進(jìn)行混合均勻度評價(jià)
圖4 布魯克 TANGO 近紅外光譜儀
圖5 布魯克 MPA II D 紅外乳品分析儀
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