《Food Control》：Fusion of Near-Infrared and Mid-Infrared Spectroscopy for the Analysis of Typical Microplastic Contaminants in Powdered Camel Milk
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摘要微塑料（MPs）是新出现的污染物，通过生物累积对人类健康构成潜在风险。在高价值骆驼奶粉（CMP）等复杂食物基质中高效检测 MPs 对于食品安全至关重要。本研究调查了结合数据融合策略使用近红外光谱（NIRS）和中红外光谱（MIRS）对 CMP 中 MPs 进行快速定性和定量
摘要
微塑料（MPs）是新出现的污染物，通过生物累积对人类健康构成潜在风险。在高价值骆驼奶粉（CMP）等复杂食物基质中高效检测 MPs 对于食品安全至关重要。本研究调查了结合数据融合策略使用近红外光谱（NIRS）和中红外光谱（MIRS）对 CMP 中 MPs 进行快速定性和定量分析的可行性。制备了 MP 浓度（PP、PE、PET、PS）范围为 0.01% 至 1.00%（w/w）的样本。PCA 结果表明，NIRS 和 MIRS 提供互补信息。NIRS 主要捕获分子基本振动的倍频和合频，而 MIRS 检测提供特定结构指纹的基本振动模式。在定性分析中，基于低级融合的 PLS-DA 模型取得了最佳性能，分类准确率为 100%。在定量分析中，中级融合产生了最稳健的 PLS 模型，PE、PET、PP 和 PS 的 R2CV 分别达到 0.745、0.855、0.911 和 0.906。本研究建立了一种新型、无损且高效的方法，用于监测 CMP 中的微塑料污染。
引言
微塑料（MPs）是指小于 5 毫米的塑料颗粒，是新出现的环境污染物（Zhang 等，2025 年）。它们可以通过食物链在人体内生物累积。这种生物累积可能引发慢性炎症、器官损伤和内分泌干扰（Janamala 等，2026 年）。这些健康风险引发了全球监管关注。在复杂基质（食品和环境样本）中精确检测 MPs 仍然具有挑战性（Zeng 等，2025 年）。传统标准方法（显微 FTIR、拉曼光谱成像、热解 - 气相色谱/质谱联用）需要劳动密集型的预处理。这些程序包括有机/无机基质消解、密度浮选分离、膜过滤和质量控制验证（Morgado 等，2021 年，Das 等，2025 年，Huang 等，2025 年，Li 等，2025 年）。处理单个样本通常需要 3-5 天。化学处理可能会蚀刻微塑料表面或导致小于 20 μm 的颗粒损失。这些局限性严重损害了分析准确性和通量。
近红外光谱（NIRS）和中红外光谱（MIRS）提供了无损、快速、无需试剂的替代方案（Mia 等，2026b，Wei 等，2026）。这些技术为筛查粉末食品中的 MPs 提供了新途径。目前的 NIRS 研究主要关注灰分（Wu 等，2024 年）、土壤（Xu 等，2024 年）和饲料基质（Liu 等，2025 年）中的 MPs。据报道，这些研究中的 MPs 浓度范围为 0.08% 至 20%。一些研究已使用 NIRS 和 MIRS 定性分析了土壤和鱼粉中的 MPs。然而，这些技术的定量模型仍未开发。本研究通过协同结合 NIRS 和 MIRS 以利用其互补光谱特征进行 MPs 识别，提出了一种创新方法。此外，它首次引入了在高价值骆驼奶粉中检测 MPs 的快速光谱框架，填补了高端乳制品安全监测中的关键需求。骆驼奶粉富含生物活性化合物（乳铁蛋白、不饱和脂肪酸、免疫球蛋白）（Gebrehiwot 和 Banat，2025 年）。骆驼妊娠期长且产奶量低。因此，其市场价格是牛或羊奶粉的 5-8 倍。它被作为高端保健食品营销。确保其安全性直接影响消费者健康和行业声誉。迫切需要开发准确高效的微塑料检测技术。
先前的研究表明，聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是奶粉中最丰富的微塑料类型（Visentin 等，2024 年）。因此，本研究使用全脂骆驼奶粉作为基质，系统地构建了掺入这四种目标微塑料的梯度样本集。这是第一项系统调查 NIRS 和 MIRS 在骆驼奶粉微塑料污染定性和定量分析中互补性的研究。它还验证了通过数据融合策略提高定性识别和定量预测的模型性能。这项研究不仅为骆驼奶粉安全提供了准确高效的检测方案。它还将促进光谱技术在监测食品中微塑料污染中的标准化应用。研究结果为监管机构和企业提供了理论依据和技术支持。
章节片段
微塑料加标样本的收集与制备
由中国新疆畜牧科学院质量标准研究所收集了 23 个代表性市售全脂骆驼奶粉样本。粒径为 150 μm 的标准微塑料（PP、PE、PET 和 PS）购自中国丰台聚合物材料有限公司。参照欧盟标准 2023/2055 中的限值建议，制备了 240 个污染样本，浓度范围为 0.01% 至 1.00%（w/w），以及真实
平均光谱分析
分别计算了纯骆驼奶粉（n = 23）及其微塑料污染样本（含 4 种微塑料类型，n = 4×60）的平均光谱。近红外（NIR）和中红外（MIR）光谱的比较结果分别如图 1A 和 B 所示。与 NIR 光谱相比，MIR 光谱显示出明显更多的特征吸收峰。MIR 吸收对应于分子基频振动，而 NIR 吸收源于较弱的倍频和
结论
本研究证明了近红外（NIR）和中红外（MIR）光谱结合数据融合策略，用于快速检测高价值骆驼奶粉（CMP）中微塑料（MP）污染的可行性和互补性。NIR 和 MIR 光谱对 MPs 掺入（PE、PET、PP、PS 浓度在 0.01-1.00% w/w）表现出截然不同但互补的响应。MIR 光谱揭示了明显更多的特征吸收峰，而 NIR 光谱显示出更高的敏感性
CRediT 作者贡献声明
肖志明：写作 – 审阅与编辑，调查。范霞：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿，监督，项目管理，方法学，调查，资金获取，概念化。李润贤：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿，软件，资源，概念化。郑文新：写作 – 审阅与编辑，资金获取。冯宇超：写作 – 审阅与编辑，调查。索德成：写作 – 审阅与编辑，
资金资助
本工作得到了 新疆维吾尔自治区“揭榜挂帅” 项目的资金支持。
竞争性利益声明
?作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这可能影响本论文报告的工作。
李润贤 | 郑文新 | 冯宇超 | 索德成 | 肖志明 | 范霞
农产品质量与安全国家重点实验室，中国农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，中国北京 100081
