利用台式核磁共振(NMR)波谱仪检测食品掺假
作者: Venita Decker
食品真伪鉴定并不是一个新概念,但仍是全球普遍存在的问题。虽然食品欺诈在整个供应链中的普遍程度很难量化,但据专家估计,其每年对食品行业造成的影响超过500亿美元。过去10年发生的食品欺诈事件提高了各方对食品真伪问题的关注,也使之成为食品行业和监管机构的热门话题。
近年来,因为核磁共振(NMR)技术便于食品安全实验室使用,所以被越来越多地应用于食品饮料行业,尤其是验证食品和饮料的真伪方面。原产地造假是鉴定食品真伪的主要内容之一,核磁共振(NMR)技术可以快速创建产品的分子“指纹”,识别出各种掺假品,进而确定其真正的原产地。
满足食品安全实验室对准确、快速质量控制的需求
就以往而言,食品安全检测通常使用气相色谱(GC)与聚合酶链反应(PCR)检测来确定产品的化学成分。然而,这些方法往往需要大量昂贵的试剂才能进行有效操作,并且可能需要耗费数小时甚至数天才能得到结果。
自1946年被发现以来,核磁共振(NMR)已成为一种不可或缺的分析工具,并在一系列应用中得到了持续发展。核磁共振(NMR)是一种信息量丰富的非破坏性分析技术,不仅可以提供有关分子结构和动力学过程的详细信息,还是一种主要的定量方法——可以确定分子的浓度,即使是在复杂的混合物中也不例外。
如今,核磁共振(NMR)在食品工业中已有多种应用,包括测定食品的化学成分,以及定量分析加工、储存和变质而引起的变化等。近十年来,核磁共振(NMR)在食品安全领域中已成为一种颇受青睐的技术,并主要用于验证食品和饮料的真伪及检测假冒产品。
采用核磁共振(NMR)对食品或饮料样品进行分析,其原理是采集样品的指纹图谱,后将其与大型正品数据库进行比较,以检查合规性。此举能够检测的信息不仅包括样品所包含的成分,还包括诸如地理来源等详细信息,有助于进一步确认样品所声称的产品来源是否属实。
向台式核磁共振(NMR)波谱仪的转变
过去的50年,核磁共振(NMR)技术的创新一直围绕着稳定增强仪器的磁场强度来进行。现如今,新型台式核磁共振(NMR)波谱仪能在更易用、更小型的设备中实现核磁共振(NMR)技术的重现性和稳定性,且该设备可以安装在实验室工作台上。
相较于传统核磁共振(NMR)波谱仪而言,台式核磁共振(NMR)波谱仪更加紧凑与便携,既不需要专用的基础设施,也不需要繁杂的安装过程。台式核磁共振(NMR)波谱仪改进了工作流程,由于其使用更直观且无需大量的培训,因此即便是新手用户也能够轻松掌握。
低场台式核磁共振(NMR)波谱仪可以为食品行业提供高价值的解决方案——为一系列分析问题提供与高场核磁共振相同的答案,这一优势也为该技术的引入铺平了道路,包括:无需专门的NMR专业知识;与高场NMR相同的直接定量和详细的结构信息;紧凑的工作台尺寸;无需额外的基础设施;无需制冷剂的永磁体——无需补加液氦;可使用单个标准电源插座;易于维护且成本较低。先进的电子技术和方法使台式核磁共振(NMR)波谱仪非常适用于高通量的质量控制,且凭借显著降低的成本、低维护要求和简洁等特点,该设备正在引领核磁共振(NMR)技术步入更广阔的市场。
支持食品质量和真伪检测
食用油是掺假者的主要目标之一,橄榄油更是掺假现象最严重的十大食品之一。如橄榄油这类高质量的油,经常会被掺杂其他市场价格较低或品质较低的食用油(如榛子油、葵花籽油、大豆油、菜籽油或玉米油)等进行售卖。因此,检测低品质油对橄榄油的稀释度影响十分重要。多年来,橄榄油行业也一直在向美国食品和药物管理局(FDA)申请要求设立相关标准。
台式核磁共振(NMR)波谱仪可以区分饱和脂肪、单不饱和脂肪及多不饱和脂肪的模拟脂肪分子(甘油三酯),图1所展示的谱图显示了不同类型脂肪酸的典型信号所出现的位置,适用于食用油中相关的分析。据此,可以区分不同类型的油脂——如图2显示的亚麻籽油的典型特征信号,3 ppm区域的信号较高,饱和脂肪酸区域的链长信号明显减少。
如图3所示,随着葵花籽油浓度的增加,橄榄油中的信号逐渐增强。虽然甘油酯部分相同(图3左),但由于两种油的主要区别在于脂肪酸区域中的双键数量,故导致不同稀释倍数样品的信号强度有所差异(图3右)。台式核磁共振(NMR)波谱仪作为一种检测工具,能够让制造商和食品安全员快速鉴定橄榄油等食品的真伪,以保护品牌声誉,确保消费者对产品真实性的信心。
确定供应链中食品的原产地,对于维护制造商产品的完整性和保护消费者而言至关重要。如今,台式核磁共振(NMR)波谱仪也可用于检测其它项目,如牛奶的脂肪含量、咖啡豆的种类等。
降低食品欺诈风险
食品欺诈既损害了消费者对供应链的信心,还会造成市场混乱,更可能导致不公平竞争——合法生产商被削弱甚至可能被迫退出市场。但是,如果整个供应链都能按照同一标准行事,则更有助于树立消费者对食品质量安全的信心。
台式核磁共振(NMR)波谱仪在打击食品欺诈方面有着广泛的潜在应用价值,其可以嵌入任何实验室环境,并快速提供准确的结果,且无需昂贵的试剂或庞杂的用户培训,因此具有十分广阔的市场潜力。