紅外光譜分析原理

在整個(gè)電磁波范圍內(nèi)，包含了紫外區(qū)，可見光區(qū)，紅外區(qū)，微波區(qū)四大主要區(qū)域。其中400nm到700 nm屬于可見光區(qū)域。位于可見光和微波之間的光譜為紅外光譜，波長(zhǎng)為0.75~100μm，其中0.75~2.5μm為近紅外，2.5~50μm為中紅外，50~100μm為遠(yuǎn)紅外。由于有機(jī)物以及部分無機(jī)物分子中的各種化學(xué)基團(tuán)（如C=C，N=C，O=C，O=H，N=H）的運(yùn)動(dòng)（伸縮、振動(dòng)、彎曲等）都有它固定的振動(dòng)頻率，當(dāng)這些分子受到紅外線照射時(shí)，被激發(fā)產(chǎn)生共振，同時(shí)吸收一部分能量，通過測(cè)量吸收光的大小，可以得到極為復(fù)雜的圖譜，這種圖譜可以表示被測(cè)物質(zhì)的特征。不同物質(zhì)在紅外區(qū)域有豐富的吸收光譜，每種成分都有特定的吸收特征，這就為紅外光譜定量分析提供了基礎(chǔ)。

目前在ican9傅立葉紅外光譜儀的紅外光譜區(qū)域有兩種主要的光譜分析技術(shù)：紅外光照射到被測(cè)樣品后，從樣品表面反射出來的光被檢測(cè)器吸收檢測(cè)，此為紅外反射光譜分析法。它要求樣品的粉碎程度一致，從而保證樣品表面光滑一致。另一類為紅外光穿過樣品后，再被檢測(cè)器檢測(cè)到，即為紅外透射光譜分析法。該法優(yōu)點(diǎn)是很少或不用制備樣品，因此重復(fù)性較高。

影響乳品紅外分析結(jié)果的因素

紅外光譜分析技術(shù)雖具有快速、簡(jiǎn)便、相對(duì)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，在紅外光譜設(shè)備硬件保證的前提下,在乳品分析中，其準(zhǔn)確性受多種因素的影響,以下列舉了幾種樣品方面的因素:

1分子重量的變化

季節(jié)變換對(duì)乳脂分子重量具有很大影響，因?yàn)殡S著季節(jié)的差異，脂肪分子中游離脂肪酸的平均鏈長(zhǎng)有所改變，單位重量甘油三酸酯的分子數(shù)也會(huì)改變，同時(shí)乳脂的成分和結(jié)構(gòu)隨地區(qū)，乳牛品種和哺乳期的不同都有變化。

紅外光譜技術(shù)對(duì)乳脂的測(cè)定主要基于脂肪分子在紅外區(qū)域至少有兩個(gè)紅外吸收波段，即FatA（5700nmn）和FatB（3500nm）。FatA在5.7um波長(zhǎng)處有吸收是由于脂肪里羰基C＝O鍵的伸縮振動(dòng)。如果只考慮乳品在Fat A的吸收，只會(huì)得到脂肪分子的數(shù)量即C＝O鍵的多少而不會(huì)顧及脂肪酸鏈的長(zhǎng)度和重量。FatB在3.5um處有吸收是由于脂肪酸鏈C－H鍵的伸縮振動(dòng)。所以紅外測(cè)定乳脂時(shí)，必須綜合考慮Fat A和FatB的吸收。

2 均質(zhì)情況

乳脂以脂肪球形式存在于牛奶中，能夠像透鏡一樣反射紅外光，導(dǎo)致紅外檢測(cè)器不能分辨紅外光是反射掉了還是被吸收了，到達(dá)檢測(cè)器從而會(huì)給出錯(cuò)誤的測(cè)定結(jié)果。這就是在乳脂檢測(cè)時(shí)，均質(zhì)差的牛奶和均質(zhì)好的牛奶測(cè)定結(jié)果不一致的原因。這些問題在福斯MilkoScan FT 120中已得到了解決，其內(nèi)置均質(zhì)器保證每一個(gè)樣品中脂肪球的均勻性。

3 熱處理

對(duì)牛奶進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高溫處理會(huì)導(dǎo)致美拉德反應(yīng)，使蛋白質(zhì)和碳水化合物分子相結(jié)合，牛奶帶有棕褐色，紅外測(cè)定結(jié)果也都會(huì)受影響。因此，在紅外測(cè)定中，一些經(jīng)高溫處理過的產(chǎn)品如UHT奶，碳水化合物（糖類）和蛋白質(zhì)的測(cè)定結(jié)果會(huì)比相應(yīng)的未經(jīng)高溫處理的產(chǎn)品低。

4 脂解作用

牛奶中含有能分解脂肪的脂肪酶，能夠?qū)⒅痉肿又械牟糠种鉃橹舅?。?dǎo)致紅外測(cè)定結(jié)果發(fā)生偏差。目前已知的促進(jìn)游離脂肪酸形成的因素包括：牛奶儲(chǔ)存時(shí)間過長(zhǎng)、劇烈的泵抽吸和產(chǎn)品的均質(zhì)化過程。

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