近红外光谱为食品过敏原检测提供了简单经济高效的方法

食物过敏会带来严重的健康风险，每年都会导致大量住院，因为即使是微量的过敏原也会引发严重的反应。食品在生产过程中很容易发生交叉污染，因此拥有可靠的过敏原检测方法非常重要。

伊利诺伊大学进行的一项新研究探索了应用近红外 (NIR) 光谱检测藜麦面粉中的三种过敏原。研究人员表示，该方法快速、简单、无创、廉价且准确度高。

“检测食品中掺假的致敏成分可以使全世界数百万患有食物过敏症的人受益，”农业、消费者与消费学院农业与生物工程系本科生吴倩仪 (Lisa) Wu说。环境科学和芝加哥大学格兰杰工程学院，以及该论文的主要作者。该项目得到了伊利诺伊大学本科生研究办公室的资助。

“我们使用 NIR 设备通过样品中光的反射来测量光谱信息。我们测试了不同波长的模型，以确定用于过敏原检测的最佳 NIR 系统，”她补充道。

研究人员使用 NIR 光谱法鉴定了藜麦粉中的三种常见过敏原——花生、芝麻和小麦，藜麦粉是一种不含麸质的谷物，通常用作小麦的替代品。掺假或受污染的藜麦对有过敏症的人来说可能是危险的，因此找到任何过敏原的存在至关重要。

用于过敏原检测的传统实验室方法通常涉及复杂的 DNA 分析，需要昂贵的设备和专业人员。这些方法非常耗时，涉及使用化学品，并且通常会导致样品损坏，因此行业科学家正在寻找更好的方法来检测过敏原。

“近红外光谱具有众多优势。它是非破坏性的，非侵入性的，并且不使用化学品。它实时提供结果，培训时间短，任何人都可以进行分析。 ” Kamruzzaman 是该论文的通讯作者。

Kamruzzaman 解释说，近红外光谱使用近红外光来测量不同波长的吸光度。

“每种材料都有独特的光吸收‘指纹’。当藜麦面粉中存在过敏原时，NIR 仪器可以检测到它们。然后我们使用机器学习来分析收集到的信息，使我们能够识别过敏原并量化它们的浓度，”他说。

NIR 光谱是一种间接分析方法，因此它不是 100% 准确，但非常接近。Kamruzzaman 说，即使它不能捕获食物中存在的污染物的确切数量，它也能确定是否存在过敏原，而这正是消费者需要知道的。

其他技术通常侧重于检测单一过敏原，但这种方法可以同时检测多种过敏原。它可以很容易地修改以检测其他过敏原并测试藜麦以外的其他产品。

研究人员表示，基于他们的方法开发低成本微型传感器并不困难。这些传感器可用于各种环境，包括工业设施、餐厅，甚至家庭。最终甚至可能有一个手机应用程序可以当场检测食物过敏原。

吴说，作为一名本科生进行研究的机会对她决定未来的计划起到了重要作用。

“在我大二的时候，我参加了农业和生物工程师协会 (ASABE) 的会议，Kamruzzaman 博士发表了演讲，介绍了他的研究课题。我觉得这听起来很有趣，所以我联系了他，这就是我参与的方式，”吴说。“我正在考虑去读研究生，但我​​并不完全确定。经过几年的研究，我发现了自己对它的热情。”

吴获得了伊利诺伊大学伊利诺伊大学杰出奖学金，并于 2023 年 5 月获得学士学位后，她将继续直接进入 Kamruzzaman 的 ABE 博士课程。

“丽莎在本科生研究办公室的小额资助下完成了出色的工作。本科生意识到他们可以做有意义的研究并发表他们的发现，这真的很鼓舞人心。这可以作为其他学生与教师互动并积极寻求研究机会的动力。我总是欢迎学生联系我，希望他们参与研究项目，”Kamruzzaman 补充道。

论文“使用近红外光谱和多变量分析对无麸质面粉中的多种过敏原进行无试剂检测”发表在《食品成分与分析杂志》上[DOI: 10.1016/j.jfca.2023.105324 ]。除了 Wu 和 Kamruzzaman，作者还有 Marciano Oliveira 和 Eva Achata。该研究得到了伊利诺伊大学本科生研究办公室和 ACES 学院的支持。