在肉制品中摻雜未標示或虛假標示的肉類品種已逐漸成為一個全球性問題。目前，許多肉類溯源和摻假鑒別技術(shù)涉及生物化學、免疫學、分子學等。如聚合酶鏈式反應(yīng)（polymerase chainreaction，PCR）作為一種分子學方法，可在樣品中特異性地鑒別出特定的DNA或RNA。然而這些方法不僅耗時、耗材，而且需要對樣品進行預處理。因此，光譜分析以其快速和簡單的樣品預處理的特點體現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢。近紅外（near-infrared，NIR）、中紅外（mid-infrared，MIR）、紅外（infrared，IR）、傅立葉變換紅外（Fourier-transform infrared，FTIR）、紫外可見吸收（ultravioletevisual，UV-VIS）光譜和拉曼光譜（Raman spectroscopy）均可應(yīng)用于不同加工肉制品中肉類品種的檢測。這些波通過被食物樣品反射、透射或吸收，產(chǎn)生了能夠反映樣品性狀的特定光譜。應(yīng)用化學計量學對這些復雜的光譜數(shù)據(jù)進行處理，以保持特定光譜的準確性。此外，光譜分析還可用于生鮮肉制品的質(zhì)量分析。
圖1 肉類物種鑒定的光譜分析[1]
光譜分析技術(shù)與肉類物種鑒定原理
1、紅外光譜
由不同肉類品種生產(chǎn)的肉制品，其水分、蛋白質(zhì)和脂肪酸的組成也不同，這些不同導致了在特定波長下光譜產(chǎn)生差異。其中，O—H、C—H、N—H、C＝O和氫鍵等在紅外射線照射下產(chǎn)生振動響應(yīng)，記錄為紅外光譜。紅外光譜包含近紅外（12 500～4 000 cm-1）和中紅外（4 000～400 cm-1）2 個區(qū)域。O—H、C—H、N—H、C＝O和氫鍵等在近紅外區(qū)域，產(chǎn)生振動和諧波；而中紅外光譜則能反映這些官能團的彎曲、拉伸和搖擺運動，表現(xiàn)出分子更多的詳細信息。當分子中各原子以同一頻率、同一相位在平衡位置附近作簡諧振動時，分子振動的能量與紅外射線的光量子能量正好對應(yīng)就會產(chǎn)生紅外光譜。簡單來說，即當分子的振動狀態(tài)改變時，就可以發(fā)射紅外光譜，也可以因紅外輻射激發(fā)分子而振動而產(chǎn)生紅外吸收光譜。分子的振動和轉(zhuǎn)動的能量不是連續(xù)的而是量子化的。但由于在分子的振動躍遷過程中也常常伴隨轉(zhuǎn)動躍遷，因此振動光譜呈帶狀。因此，每種肉類樣品都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨有的紅外吸收光譜，據(jù)此可以對分子進行結(jié)構(gòu)分析和鑒定。
在中紅外區(qū)域中，4 000～1 500cm-1為官能團區(qū)，4 000～500cm-1為指紋區(qū)。在官能團區(qū)，可檢測到醛類物質(zhì)（2 900～2 700 cm-1）中O—H和N—H（3 700～2 500 cm-1）、C—H（3 300～2 800 cm-1）的拉伸。三建（C≡N、C≡C、C＝C＝C）在光譜中的特征區(qū)域為2 700～1 850 cm-1；雙鍵（C＝C、C＝N、C＝O）為1 950～1 450 cm-1。
與中紅外相比，近紅外對食品的穿透能力更強；但是在多數(shù)近紅外測量時需要一定的參照校準，使其應(yīng)用存在選擇性和限制性。而在傅立葉變換（Fourier-transform，FT）中，干涉儀和傅立葉變換可將光源發(fā)出的頻率分離，從而使每一個頻率通過樣品的能量值都能夠被測量。干涉儀的使用不僅縮短了檢測時間和降低噪音，還提高了檢測的靈敏度和精確度。由于波數(shù)的信號質(zhì)量與衡量該波數(shù)所用時間的平方根成正比，因此縮短檢測時間也提高了信噪比（signal to noise ratio，RS/N）。
由于不同脂肪酸組成的甘油三酯是一個單組分系統(tǒng)，光譜分析對油脂和脂肪的分析具有明顯優(yōu)勢，它可以使油脂和脂肪在整齊形式下直接被測量。因此，在許多肉類物種鑒定研究中，將脂肪從肉樣品中提取出來，并對其進行實際的光譜分析，用以對不同肉類物種的分類和量化。
紅外測量肉類食品時，反射模式有鏡面反射和漫反射。在鏡面反射中，由于紅外輻射不能透過肉類樣品表面，因此響應(yīng)值僅由樣品表面產(chǎn)生，而不會產(chǎn)生吸收響應(yīng)。在漫反射中，紅外輻射穿透樣品表面進入內(nèi)部，與樣品基質(zhì)相互作用后再返回樣品表面，從而產(chǎn)生吸收響應(yīng)。但當樣品粒徑遠遠大于照射光的波長時，就會產(chǎn)生散射效應(yīng)。
2、拉曼光譜
目前已形成傅立葉拉曼光譜、表面增強拉曼光譜、激光共振拉曼光譜和顯微共焦拉曼光譜等多種分析手段，在食品品質(zhì)評價及質(zhì)量安全檢測方面應(yīng)用廣泛。
在拉曼光譜中，分子原來處于基電子態(tài)，當受到光能激發(fā)時，鍵中電子躍遷到虛態(tài)。因此，它反映了分子在不同振動狀態(tài)之間的變遷。拉曼散射為一個雙光子過程，一光子被吸收，同時另一不同能級的光子被釋放。彈性散射，又稱瑞利（Rayleigh）散射，在獲取分子特征信息時并沒有用，因為此時電子與化學鍵結(jié)合，其狀態(tài)沒有發(fā)生變化。而非彈性散射（僅0.001%）則對官能團的鑒別是必要的。與紅外光譜相比，由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光譜可以忽略水分對光譜的影響，而紅外光譜則會受到樣品中水分含量的影響。此外，拉曼光譜還可以捕獲到樣品中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)（如α-螺旋、β-折疊）以及氨基酸殘基等詳細信息。不同波數(shù)區(qū)間的拉曼光譜條帶分別對應(yīng)著氨基酸或脂質(zhì)等的不同官能團。研究已發(fā)現(xiàn)510～545 cm-1（半胱氨酸）、829 cm-1（苯丙氨酸、亮氨酸、纈氨酸）、856 cm-1（谷丙氨酸、纈氨酸、賴氨酸）、879 cm-1（谷氨酸、賴氨酸）、1 082 cm-1和1 126 cm-1（脂類）、1 247 cm-1和1 304 cm-1（分別為蛋白質(zhì)β-折疊和α-螺旋）等譜峰[1]。
3、激光誘導擊穿光譜
激光誘導擊穿光譜（laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）作為一種新興技術(shù)，它可以在很短的時間內(nèi)使激光能量聚焦于樣品，使原子釋放特征光譜，即LIBS光譜。因此，該技術(shù)非常適合用于肉制品中元素的定性和定量分析。類似于其他光譜分析，應(yīng)用化學計量學對復雜光譜的有效信息進行提取，即可獲得樣品元素組成的特征光譜。
各種光譜分析技術(shù)已被用于肉類物種鑒定。一些研究揭示了光譜分析技術(shù)在正確鑒別肉制品中肉類品種的重要性。然而，這些方法依然存在一些技術(shù)上的限制，為給肉類行業(yè)提供一個有力的解決方案，應(yīng)在充分考慮到所有的限制和過程變量的基礎(chǔ)上，對這些技術(shù)復合應(yīng)用。
參考文獻：
KUMAR Y, KARNE S C. Spectral analysis: a rapid tool forspecies detection in meat products[J]. Trends in Food Science and Technology, 2017, 62: 59-67.
