科学检测加快食品工业数字化转型

作为万亿级规模行业，食品工业是轻工业的重要组成部分之一，而食品质量与安全则关系着食品工业的长远发展。一直以来，党和国家都十分重视食品质量与安全问题，2024年中央一号文件再次强调了食用农产品产地质量安全控制和食品检测的重要性。为响应中央号召，有关部门建议在食品加工及储运各环节开展检测工作，加强食品质量安全管理。然而，影响食品安全的成分往往含量较低、不易检出，给食品检测工作带来一定难度。

近年来，随着光学技术的快速发展和完善，越来越多的快速检测技术得到应用，使针对每个产品的快速检测与分析成为可能。其中，拉曼光谱技术以其特异性识别的优势在食品安全检测中得到广泛关注和重视。

拉曼光谱由散射光相对入射光频率的改变而产生，能够根据产品的分子结构反映其成分的种类和含量。在国内，拉曼光谱技术的第一次广泛应用是对奶粉中三聚氰胺的快速准确识别，其检测速度快、定性分析效果好的优势得以体现。

除乳制品外，拉曼光谱技术对果蔬、茶叶产品中有机磷类、有机氯类、拟除虫菊酯、新烟碱类等多种农药残留信号敏感。目前国内相关学者已经开发多套检测系统及配套数据库，检测范围广，检测信号显著，检测限普遍在国家标准之下2个数量级，检测耗时能够控制在10秒甚至更短，与酶联免疫、分子印迹等快检技术相比，在检测用时、检测精度、检测成本等方面具有突出优势。

对动物源农副食品中抗生素的检测，拉曼光谱技术同样有着不错的效果。国标规定瘦肉精在生鲜肉制品中禁止检出，传统检测方法准确但费时费力，并且检测过程易产生损耗。拉曼光谱技术不仅能有效克服传统检测手段的不足，并且与成像技术结合，能够在不破坏肉品的前提下对生鲜肉中包括氧氟沙星、氯霉素、莱克多巴胺、磺胺二甲嘧啶、喹诺酮类等多种瘦肉精和抗生素进行定性定量分析，预测相关性达到97%以上。鸡肉中抗生素的检测也是拉曼光谱技术的重点检测方向。抗生素在蛋鸡养殖过程中用于预防和控制疾病，应用普遍，但有可能残留在鸡蛋中，影响鸡蛋产品安全。目前基于拉曼光谱技术能够有效检测鸡蛋中残留的氯羟吡啶、氟虫腈、恩诺沙星、诺氟沙星等，检出限低至10-8 mol/L，远低于国标规定检出值。此外，蛋清和蛋黄中的汞离子等重金属残留也能够通过拉曼光谱技术有效检出，该技术具有极大的应用潜力和现实意义。

此外，拉曼光谱技术对黄曲霉毒素B1、赭曲霉毒素等由微生物繁殖而引发的毒素和孔雀石绿、罗丹明6G等禁用食品添加剂也有良好的检测效果。

业内人士分析，拉曼光谱技术不仅能够应用于食品安全检测，而且可以很大程度上满足特殊性、多样性的食品加工检测需求，作用于食品品质分析。江苏大学陈斌教授团队于1996年开始从事近红外光谱分析技术在食品与农产品品质检测中的应用研究，其表示，“食品品质的检测主要是针对食品中有效成分及添加剂的含量进行评价，与安全参数检测相比，在定量分析方面提出了更高的要求。拉曼光谱信号的强度能够直观反映有效成分含量，信号准确可靠，适合对食品成分的含量展开分析。”

举例来说，面粉及面制品加工过程中，常会添加不同类型的添加剂，这些添加剂一旦过量使用就会对人体产生损害。拉曼光谱技术能够实现对以维生素C、过氧化苯甲酰、偶氮甲酰胺为代表的添加剂的有效检测，结合图像分析具有良好的定量分析效果，并且具有至少2mm的深度检测能力。此外，对于一些在酒类、饮料、蜂蜜、食用油、盐类等产品中允许添加的食品添加剂、成分或其它参数，如色素、甜味剂、防腐剂、脂肪酸含量以及产品溯源等，拉曼光谱技术也能够满足检测需求。

在经历以产能扩张为主要方式的总量提升后，中国食品工业进入以安全、营养为目标的“价值提升”关键时期。推进具有自主知识产权的数字化、智能化的核心技术和集成技术的开发，作用于我国现代食品工业，可实现其新质生产力的持续化发展。陈斌教授团队认为，拉曼光谱技术具有无需前处理、耗时短、灵敏度高等优点，在提升食品品质安全检测能力、完善食品生产监管体系、推动行业标准化发展方面有着巨大的应用潜力，它的推广应用有助于实现食品的柔性制造、智能制造，加快食品工业数字化转型。