综述：从基质复杂性到前端筛查：激光诱导击穿光谱用于乳制品质量与安全评估

《EUROPEAN FOOD RESEARCH AND TECHNOLOGY》：From matrix complexity to front-end screening: laser-induced breakdown spectroscopy for dairy quality and safety assessment

　　

摘要

乳制品兼具高营养密度、对标签完整性的高度依赖以及显著的商业价值，这使其在分析上极具挑战性，同时对快速质量控制具有重要的战略意义。激光诱导击穿光谱（LIBS）在该领域日益受到青睐，因为它能在数秒内生成多元素指纹信息，几乎不消耗试剂，且可与便携式仪器及数据驱动建模相结合。然而，乳制品并非直接的LIBS分析对象。水分、脂肪、蛋白质、矿物质及加工历史紧密耦合在一起，LIBS的分析价值与其名义上的速度关系不大，而更取决于能否将复杂基质转化为稳定、可比的发射信号。本综述从基质管理和任务适用性的角度考察了以乳制品为对象的LIBS研究。在概述LIBS用于乳制品分析的化学原理后，我们讨论了针对液态奶、奶粉和婴幼儿配方奶粉、乳清蛋白产品及奶酪的基质感知样品状态设计。随后分析了从等离子体产生与时间门控，到底物选择、气氛控制、特征工程、机器学习、多模态融合及部署边界等关键方法步骤。应用领域围绕真实性与产品类型识别、掺假检测、营养与工艺质量评估以及危害元素筛查进行组织。现有证据表明，奶粉和婴幼儿配方奶粉是LIBS分析中最成熟的乳制品基质，而奶酪则为空间分辨和多模态分析提供了尤为丰富的平台。液态奶仍明显受益于状态转化，而乳清蛋白产品正推动该领域向细微掺假分析和痕量风险筛查方向发展。未来进展将取决于基质特异性的制备标准、盲法外部验证、校准转移、低压与时间分辨采集，以及与拉曼和近红外方法的更紧密结合。在现实的乳制品工作流程中，LIBS最佳定位为前端筛查技术，在确认性检测之前缩小决策空间。