小麦(Triticum属)是全球种植最广泛的谷物之一(Çetin-Babaoğlu等人,2020年)。在全球范围内,小麦是产量最高的三大农产品之一,2013年至2023年间年均产量约为7.5亿吨,仅低于甘蔗和玉米,与水稻相当(FAO,2025年)。小麦粉是面包、蛋糕、意大利面和饼干等许多食品的主要原料(Guzmán等人,2022年)。作为一种重要的消费品成分,小麦粉富含碳水化合物、纤维、蛋白质和矿物质(Zareef等人,2021年)。其高产量凸显了其在全球粮食安全中的关键作用,尤其是在小麦种植集中的温带地区。
然而,掺假和低质量问题对质量和安全保障构成了挑战,因为这些问题难以检测,并可能对公共健康构成风险(Zhang等人,2022年)。因此,确保小麦粉及其制品的质量和安全至关重要。开发快速、经济且有效的分析方法至关重要。
小麦粉的主要质量参数通常使用标准化的AOAC方法进行评估(AOAC,2019年)。这些参数包括化学成分的关键组成部分,如水分、蛋白质、灰分和湿面筋含量(Cornell & Hoveling,2020年)。此外,还评估了技术参数,如沉淀值、落粉数以及小麦粉面团的流变特性(如alveograph和farinograph参数)。然而,传统的分析方法大多劳动强度大、耗时且具有破坏性。此外,还使用了酶联免疫吸附测定(ELISA)、聚合酶链反应(PCR)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)等方法,但这些方法成本高昂,需要化学试剂,并且样品制备过程繁琐(Badaró等人,2022年;T. Czaja等人,2018年)。
因此,无损光谱技术已成为一种可行的替代方案。这些技术包括高光谱和多光谱成像、核磁共振(NMR)、拉曼光谱(RS)、红外光谱(IRS)、近红外光谱(NIR)、中红外光谱(MIR)、紫外光谱(UV)、可见光谱、荧光光谱和基于X射线的光谱方法(Mohd Ali & Hashim,2022年)。
目前,大多数定量光谱技术基于NIR光谱,因为其在成本效益、速度、简便性、高通量、便携性和多功能性方面具有优势(Sadat等人,2019年)。另一方面,MIR光谱技术主要用于分子结构的定性研究。该技术可以监测分子的基本振动模式,从而提供特定样品的化学信息及其结构特征(Du等人,2022年)。
NIR光谱在食品产品中的质量和安全评估应用已得到广泛研究,例如可可豆(Teye等人,2020年)、食用油(Li等人,2020年)、蜂蜜(Biswas & Chaudhari,2024年)、香料(Oliveira等人,2019年)和园艺产品(Pandiselvam等人,2022年)。尽管已有研究探讨了NIR光谱在小麦制品(Badaró等人,2022年)和小麦粉(Du等人,2022年;Zhang等人,2022年)中的应用,但这些研究仅限于近红外光谱。据我们所知,目前尚无综述同时涵盖MIR技术与化学计量学在小麦粉及其制品质量与安全评估中的应用。此外,目前关于这两种技术在小麦中的性能比较的研究仍然较少(H. Shi & Yu,2017年)。然而,将NIR和MIR技术与化学计量学结合使用,可以为小麦粉及其制品的分析提供全面的信息,从而加速相关科学研究。
本文综述了利用无损NIR和MIR技术评估小麦粉及其制品质量和安全性的最新进展,包括真实性鉴定、质量参数、化学成分和技术参数的评估以及其他安全分析。