多光谱成像与光谱联用技术检测虾类微塑料污染：方法学创新与食品安全评估

本研究针对虾类食品中微塑料(MP)污染检测难题，创新性联合多光谱成像(MSI)、荧光光谱和中红外光谱(MIR)技术，结合偏最小二乘回归(PLSR)和判别分析(PLS-DA)，成功实现0.04-10% w/w浓度范围内聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)等4类MP的定量检测(R2 p =0.61-0.98)和三水平分类(准确率70.37-98.15%)，为海鲜供应链安全监测提供高效无损检测方案。

　　

微塑料污染已成为全球性环境与健康危机，每年约880万吨塑料垃圾进入海洋，分解形成的<5mm微塑料(MP)被220多种海洋生物摄食后，通过食物链威胁人类健康。虾类作为重要海产品，其MP污染检测面临两大技术瓶颈：传统化学消化法耗时费力，且难以区分MP与天然颗粒的复杂光谱特征。法国VetAgro Sup Campus的研究团队在《Journal of Food Composition and Analysis》发表突破性研究，首次系统比较多光谱成像(MSI)、荧光光谱和中红外光谱(MIR)三种技术对虾肉中MP的直接检测效能，为 seafood safety 提供创新解决方案。

研究采用11个浓度梯度(0-10% w/w)的PS、PP、PE、PET人工污染虾糜样本，通过Savitzky-Golay平滑和标准正态变量(SNV)预处理后，分别建立PLSR定量模型和PLS-DA分类模型。关键技术创新在于：MSI捕获430-970nm空间光谱特征，荧光光谱采用20-120nm偏移(Δλ)增强特异性，MIR聚焦1000-4000cm^-1
分子振动指纹区。

【MIR光谱特征】显示PS/PET污染会增强1550cm^-1
(酰胺II带)和1640cm^-1
(C=O伸缩)吸收峰，反映蛋白质-MP相互作用；而PP/PE则因疏水性导致3200-3500cm^-1
区水分子氢键振动减弱。

【荧光光谱】在最优偏移量下，PS的π-π*跃迁(350-390nm)呈现浓度依赖性淬灭，PET在302-350nm激发/422-470nm发射区显示芳香环特征峰，不同MP的荧光指纹差异显著(RMSEP=1.59-2.89)。

【MSI数据】揭示435-970nm区间吸收特征与MP类型强相关，如PS在645-660nm吸光度与浓度呈正比，而940-970nm水分子OH伸缩振动则随PP浓度增加而减弱。

【多元分析】PCA显示MSI和荧光光谱对低浓度MP(0.04-0.6% w/w)区分度最佳(PC1+PC2>90%)；PLS-DA三水平分类中荧光光谱表现突出(平均准确率86.11%)，而PLSR定量显示MSI对PE/PET预测最优(R²
_p

0.95)。

该研究突破性地证明：无需化学消化的光谱联用技术可高效检测虾类MP污染，其中荧光光谱对PS/PP灵敏度最高(LOD低至0.62%)，MSI则实现广谱检测。这一技术框架不仅适用于虾类，更为鱼类等海产品的快速安全筛查提供标准化方案，对完善 seafood supply chain 监管体系具有重要实践价值。研究同时指出，未来需在自然富集MP的真实样本中验证方法可靠性，并扩展至更多聚合物类型检测，以推动该技术在实际工业场景中的应用落地。