激光光谱仪检测假冒食品

据估计，全球食品欺诈（用美国食品和药物管理局的术语来说就是“经济动机掺假”）每年价值400亿美元，使消费者无法得到他们认为已经支付的东西。由于全球供应链非常复杂，用类似产品替换正宗配料可能会发生在许多不同的环节，因此发现掺假行为非常具有挑战性。

近期，美国普渡大学的一个研究小组将激光诱导击穿光谱（LIBS）应用于这一问题，并开发出一种便携式设备，可以提供准确而简单的解决方案。据《食品》（Foods）杂志报道，该项目的平台旨在提供有关食品样本的原子成分和化学结构的信息，这些信息足以确定食品的成分、制作过程，甚至是原产地。

普渡大学博士后Sungho Shin使用便携式LIBS光谱仪收集橙子表面的数据

普渡大学的Bartek Rajwa说：“想想在山洞里陈放两年的葡萄牙散养火腿和你在沃尔玛超市买到的火腿之间的区别。它们都是猪肉，成分相同，但味道、气味和口感却截然不同。要区分它们，就需要有一个能定量分析这些特征的系统。这是一项巨大挑战。”

LIBS包括使用激光在目标材料表面产生一小股等离子体。通过对等离子体发出的光进行分析，可以揭示材料成分的相关数据，从而替代速度更慢、成本更高的荧光分析。这项技术是为材料科学应用而开发的，例如检测废料中的特定金属以进行回收和质量控制。美国国家航空航天局（NASA）的好奇号（Curiosity）火星探测器上目前也在使用一个LIBS装置，ChemCam仪器继续瞄准火星岩石并分析成分。

LIBS加拉曼：识别原子和分子

普渡大学的研究小组对不同类型的香醋和香草提取物以及奶酪、咖啡和香料等固体样品进行了测试，发现LIBS以前并未广泛应用于一般食品样品，尤其是液体食品样品。使用化学计量学和机器学习分析程序对原始LIBS光谱进行了处理，以确定其中的成分。

这些试验发现，LIBS和数值分析作为一种独立的分析协议，在区分仿香草香精和真香草提取物方面的准确率为99%，在区分欧洲格鲁耶尔奶酪和威斯康星州生产的格鲁耶尔风格奶酪方面的准确率约为90%。

然而对于更复杂的食品，仅靠LIBS光谱可能不足以进行可靠的欺诈检测。因此，普渡大学的研究团队现在开发出了一种两步程序，同时使用LIBS和拉曼光谱，对食品的元素和分子组成进行评估。

在今年的SPIE国防与商业传感会议上，普渡大学的研究团队展示了一种LIBS加拉曼的方法，这种方法不仅能发现食品中的假成分，还能发现食品中与杀虫剂、杀菌剂或抗生素等污染物有关的分子。

普渡大学的初步研究结果表明，通过快速结合不同的光学光谱技术，这种双模式方法可以对受到广泛有机污染物污染的复杂食品基质进行评估。Bartek Rajwa说：这两种技术形成了互补的一对；其中一种无法检测到的，另一种就能检测到。LIBS能告诉你每个原子的数量，而拉曼则能告诉你它们是如何组织的。