表征食品品质中的脂肪酸组成

食物的脂肪酸组成决定着食物的多种品质，从产品的保质期和口感等感官特性到营养和对健康的影响。它还控制着诸如喂养制度、动物新陈代谢，甚至遗传起源等因素。最近，消费者对食品和人类健康的意识有所提高，特别是与脂肪消费有关。因此，可靠有效的表征和记录食品脂肪酸谱的技术在工业应用和研究中具有重要意义。

拉曼光谱被认为是定量和定性表征脂肪酸组成的灵敏探针，从总的脂肪酸特征到单个脂肪酸。拉曼光谱还为含脂样品的微观和宏观分析提供了多种采样可能性。拉曼光谱是处理质量控制、掺假或油脂高级研究等问题的传统技术的替代品，因为它具有无损、快速和化学敏感性高的特点。

植物油共混物的表征

在食品行业，植物油掺假是一个巨大的挑战，因为低成本或低质量的油可能取代昂贵的油。植物油和混合油的拉曼光谱如图1所示。橄榄油(高度单不饱和油)、葵花籽油(高度多不饱和油)以及二者混合物之间的明显光谱特征差异在上图中得到了展示。下图为橄榄油(O)、葵花籽油(S)、鱼油(F)以及60-40种混合油(大写字母表示油的含量最丰富)的重复拉曼光谱的主成分分析评分图。这显示了拉曼光谱表征油脂的能力，使其成为一个有益的工具，用于确定给定油脂混合物的真实质量和组成。

图1所示。上图:橄榄油(蓝色)、葵花籽油(绿色)和两种油的混合物(红色)的拉曼光谱签名。下:纯油和混合油的重复拉曼光谱主成分分析评分图。沿着第一个PC，根据碳-碳不饱和可以看到明显的分离(从橄榄油到鱼油增加)。

牛组织脂质组成的微尺度表征

利用的高空间分辨率拉曼显微系统提供了研究和记录细胞群、食品和生物组织中特定脂质特征的机会。图2展示了牛脂肪组织的分析，着重于完整牛组织中富含脂质的部分。特别有趣的是脂肪组织拉曼光谱中与碳碳双键构型相关的不同特征。就此而言，C=C的伸缩振动约为1660 cm^－1特别敏感。例如，在图2所示的光谱中，可以观察到在这个带的右侧有一个清晰的肩，这与双键的反式构型有关。在光谱中还可以看到蛋白质基质的不同影响。

图2。牛脂肪组织的显微拉曼分析。所有光谱都是通过拉曼显微镜(785 nm)获得的。

执行样本区域的映射，以在更大的范围内观察这些局部差异。牛脂肪组织在拉曼显微镜下分析1.2 mm x 1.2 mm的面积。图3描述了在映射区域内脂肪酸双键的反式构型分布。

图3。在785 nm激发下，研究了1200 x 1200µm牛脂肪组织样品的反式结构的拉曼图像。

利用透射拉曼光谱对脂肪组织进行再现性表征

在前一个例子中显示了脂肪组织中注意到的局部差异。在脂肪组织的不同脂肪层(内部和外部)之间还建立了脂肪酸组成的差异。在这种情况下，如果需要全局信息，获得大样本平均光谱的能力是必不可少的。

传播拉曼光谱提供这样的平均信息:通过收集整个区域的拉曼透射光，产生的光谱将代表整个样品，而不考虑当地的变化。

通过透射光谱对小牛肉、羊肉和猪排的脂肪组织进行了评估:在没有任何制备的情况下，通过透射拉曼光谱对几种厚度和大小的样品进行了分析。

图4。利用785 nm波长的透射附件对不同种类(羊肉、猪肉、小牛肉)脂肪组织的透射拉曼光谱进行了分析。

拉曼光谱提供了与样品组成有关的多种指示。例如，反式脂肪酸很容易从光谱中注意到:在1668厘米处的峰^－1直接连接到脂肪酸C=C双键的反式构型。反式脂肪的消费增加了健康问题的风险，因此容易受到不同国家的管制。

同样，拉曼光谱可以用来获得脂肪酸谱的定量信息。

图5中的分值图说明，根据脂肪组织的拉曼特征可以对物种进行分类。

图5。羔羊、猪肉和小牛肉脂肪组织样本的主成分分析得分图。

结论和观点

这为一种非破坏性和快速的表征方法铺平了道路，它可以替代繁琐、昂贵和需要样品制备的湿化学技术。这也将使更系统地控制食品的广泛分析，提供有关原产地、食品质量和产品潜在掺假的快速指示。单一仪器的使用提供了宏观(包括传输选项)和微观的信息。

参考资料及进一步阅读

1. acta optica sinica, 2011, 31(4): 429 - 434。
2. 陈志刚，2006，利用拉曼光谱预测脂肪组织组成:平均性质和单个脂肪酸，脂类，41,n 3, p. 287-294。
3. 陈志刚，2005，近红外光谱技术在食品中应用的研究，应用光谱学，第59卷，第1324-1332页。

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