手持拉曼光譜儀是用來研究晶格及分子的振動(dòng)模式、旋轉(zhuǎn)模式和在一系統(tǒng)里的其他低頻模式的一種分光技術(shù)。拉曼散射為一非彈性散射，通常用來做激發(fā)的激光范圍為可見光、近紅外光或者在近紫外光范圍附近。激光與系統(tǒng)聲子做交互作用，導(dǎo)致zui后光子能量增加或減少，而由這些能量的變化可得知聲子模式。這和紅外光吸收光譜的基本原理相似，但兩者所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果是互補(bǔ)的。

    食物的主要成分為蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、碳水化合物、水和微量元素等。常規(guī)分析蛋白質(zhì)的方法如液相色譜法、X 射線衍射法、質(zhì)譜法和分光光度法等，都存在操作繁瑣，處理樣品復(fù)雜，樣品被破壞的缺點(diǎn)。拉曼光譜分析技術(shù)能克服這些缺點(diǎn)。以拉曼效應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來的分子結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，其信號來源于分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，提供不同食物成分的信息，是測定固體和液體樣品結(jié)構(gòu)信息的有效方法之一。在對食品主要成分的結(jié)構(gòu)與功能特性的變化測定上，拉曼光譜技術(shù)比傳統(tǒng)化學(xué)方法具有更強(qiáng)的優(yōu)勢。通過拉曼譜圖不僅可以定性分析被測物質(zhì)所含成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的變化，還可以定量檢測食物某些成分的含量。

1. 手持拉曼光譜儀對碳水化合物檢測

    碳水化合物的拉曼光譜強(qiáng)而明確，能提供的結(jié)構(gòu)信息。C=N、C=S、C-C、S-H等基團(tuán)拉曼光譜非常明顯。但碳水化合物拉曼光譜解析較困難，許多碳水化合物是同分異構(gòu)體。

    藥林桃等應(yīng)用激光拉曼光譜儀獲取臍橙拉曼譜線，通過對拉曼譜線處理與分析得到預(yù)測臍橙果肉糖度的譜線特征值，并作為檢測臍橙內(nèi)部品質(zhì)的指標(biāo)。通過拉曼光譜對纖維低聚糖配糖鍵構(gòu)象的析，有助于更詳細(xì)地了解纖維低聚糖的三維結(jié)構(gòu)。通過拉曼光譜可測定聚糖單元糖基的環(huán)振動(dòng)情況，相比紅外光譜，有較強(qiáng)的特征吸收。馬寒露等應(yīng)用便攜式拉曼光譜儀結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)，建立了濃縮蘋果汁摻入梨汁的快速檢測方法。其發(fā)現(xiàn)蘋果汁和梨汁在波長866cm^-1和1126cm^-1處的拉曼光譜有微小差別，這是由于蘋果汁和梨汁中果糖異構(gòu)體含量不同所致。

2. 蛋白質(zhì)

    蛋白質(zhì)作為大部分食品中的主要原料成分，是衡量食品品質(zhì)、營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)之一。蛋白質(zhì)為人體提供所必需的能量和氨基酸。不同食品中的蛋白質(zhì)功能取決于多樣化的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，而有關(guān)結(jié)構(gòu)與功能的研究很早就受到關(guān)注。根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，人們研究改善蛋白質(zhì)特性的改性方法，以達(dá)到合理利用蛋白質(zhì)功能特性優(yōu)化加工條件的目的。目前拉曼光譜技術(shù)已被應(yīng)用于研究食品蛋白質(zhì)，它可以鑒定底物或化學(xué)鍵變化以及肉類加工中的蛋白結(jié)構(gòu)。通過分析蛋白質(zhì)拉曼譜圖的特征峰位置、譜峰強(qiáng)度和譜峰面積，不但可以得到蛋白質(zhì)分子的振動(dòng)信息、化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵變化，還可以得到有側(cè)鏈微環(huán)境的化學(xué)信息及其受各種理化因素如pH、溫度等影響的信息。20 世紀(jì)60 年代初，自激光的發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于拉曼光譜中，拉曼技術(shù)用于蛋白質(zhì)分析的研究工作就已經(jīng)開始。

    朱科學(xué)等采用顯微激光拉曼光譜儀研究了小麥胚芽8S 球蛋白的二級結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明小麥胚芽8S球蛋白的二級結(jié)構(gòu)主要為β-折疊，另外還含有一定量的α-螺旋和無規(guī)卷曲構(gòu)象。而應(yīng)用拉曼光譜對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量研究始于1976 年。Lippert 等由已知二級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的拉曼光譜得到1組峰強(qiáng)參數(shù)，然后用蛋白質(zhì)拉曼光譜的酞胺III 和酞胺I′（重水溶液）譜帶強(qiáng)度建立聯(lián)立方程，從而求解蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。方一行等用Lippert 建立的方程組進(jìn)行定量計(jì)算，求得天花粉蛋白的二級結(jié)構(gòu)含量為α-螺旋43.5%，β-折疊31.3%和無序5.2%，與X 射線衍射法的測定結(jié)果一致。王斌等采用FT-Raman光譜儀對多種蛋白質(zhì)樣品多次掃描，以去卷積譜、二階及四階導(dǎo)數(shù)譜為參考，確定各子峰峰位。

3. 脂類

    傳統(tǒng)化學(xué)方法和氣相色譜法通常用來量化脂肪酸的順反異構(gòu)體和不飽和度。一些現(xiàn)代檢測分析手段，如粉末衍射、X-射線和差示掃描量熱法可以提供甘油三酯和甘油二酯的信息。隨著傅里葉變換技術(shù)的出現(xiàn)，拉曼技術(shù)可以檢測到植物油的脂肪酸組成，含油量和動(dòng)物脂肪的結(jié)構(gòu)，有可能作為質(zhì)量控制的快速篩選的方法。早在1972 年，激光拉曼就用于測定食用植物油里的順式和反式異構(gòu)體，它們的波數(shù)位移分別在1656cm^-1和1670cm^-1。同樣，C=C伸縮鍵對C-H鍵引起的散射強(qiáng)度比，證明與甘油三酯和游離植物油的碘值呈正相關(guān)。李占龍等用拉曼光譜分析玉米種子不同部位的成分，發(fā)現(xiàn)不同部位脂類的特征吸收峰的相對強(qiáng)弱是不同的，其中胚乳中吸收峰強(qiáng)度zui強(qiáng)，表明胚乳中脂類占主導(dǎo)。通過拉曼光譜能夠監(jiān)測脂質(zhì)單分子的結(jié)構(gòu)變化，亞油酸在自氧化過程中，拉曼光譜的譜型和峰強(qiáng)都有變化，就可以反映到分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化。

4. 水

    水的研究可以應(yīng)用紅外光譜、拉曼光譜、X 射線等，其中拉曼光譜技術(shù)可以表征水分子的振動(dòng)特征及氫鍵結(jié)構(gòu)。水分子的振動(dòng)包括2 個(gè)O-H伸縮鍵，其中對稱的在3220cm^-1處，不對稱的在3400cm^-1處。盡管魚糜凝膠化時(shí)表觀特征變化不明顯，但是水分子的振動(dòng)強(qiáng)度會(huì)降低。這種趨勢緣于水中的弱氫鍵分子結(jié)構(gòu)。Ravindranath 等通過拉曼光譜試驗(yàn)證明水的結(jié)構(gòu)在0～20℃和高于20℃時(shí)是不同的。在冰融化成水的過程中，只有約10%的氫鍵斷裂。隨著溫度的升高，水分子從冰的六角形團(tuán)簇結(jié)構(gòu)向四面體團(tuán)簇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，這使水的密度在低溫時(shí)增加并在4℃時(shí)達(dá)到zui大。在高于17℃時(shí)，水的密度明顯隨溫度升高而減小。郁鑒源等探討了隨著激發(fā)功率的增加，水（H2O）和重水（D2O）內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律，并運(yùn)用去卷積技術(shù)對所得光譜進(jìn)行分峰處理，結(jié)果水分子的氫鍵有斷裂趨勢，其給出了一些定性解釋。

5. 維生素

    利用拉曼光譜技術(shù)可提供完整的維生素分子結(jié)構(gòu)信息，并對其結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的描述和表征。吳捷等報(bào)道維生素C 的傅里葉拉曼光譜，并對它的拉曼特征譜帶進(jìn)行初步的指認(rèn)和歸屬；結(jié)合pH 值的變化探討吸附作用的特點(diǎn)和規(guī)律。Cimpoiu采用拉曼光譜方法對TLC 分離出的8 種水溶性維生素（VB1，VB2，VB3，VB4，VB5，VB6，VB9，VE13，VC）進(jìn)行確認(rèn)。

    手持拉曼光譜儀技術(shù)發(fā)展至今已有80 年的歷史，自表面增強(qiáng)拉曼光譜和激光拉曼光譜技術(shù)出現(xiàn)以后，拉曼光譜技術(shù)在生物結(jié)構(gòu)分析方面的應(yīng)用得到快速發(fā)展。拉曼光譜技術(shù)具有分析速度快、無需預(yù)處理、不需破壞樣品，靈敏度較高、樣品濃度低，目前，已成為分析化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)的重要研究手段。預(yù)計(jì)不久的將來，這一檢測技術(shù)必將在更多的食品工業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。