Инфракрасная (ИК) спектроскопия новый физический метод количественного и качественного анализа пищевых продуктов. Этот метод позволяет получить достаточно полную информацию о строении и составе органических веществ

Инфракрасная (ИК) спектроскопия — новый физический метод количественного и качественного анализа пищевых продуктов. Этот метод позволяет получить достаточно полную информацию о строении и составе органических веществ. ИК-излучение широко используется при исследовании жирно кислотного содержания молочных продуктов, при определении пестицидов в различных пищевых продуктах, при анализе пищевых красителей, а также при контроле технологических процессов переработки растительного и животного сырья.
ИК-спектр органических соединений является наиболее полным физическим свойством вещества. ИК-спектр точно описывает вещество с точки зрения его температуры плавления, показателя преломления или плотности.
Поле ИК-излучения располагается за видимой частью спектра и делится на ближнее, среднее (2,5-25 мкм) и дальнее (более 25 мкм) в диапазоне 0,8-2,5 мкм.
Для полных площадей поглощения света большая длина волны соответствует большей энергии. ИК-спектроскопия также основана на поглощении излучения. Спектры поглощения связаны со структурой исследуемого вещества. Молекулу вещества можно рассматривать как систему соответствующих атомов, находящихся в определенных энергетических состояниях. Молекула поглощает только длины волн, которые могут изменить ее энергетическое состояние из спектра падающего на нее излучения. Энергия, полученная молекулой, может быть использована для изменения электронного состояния атомов (в котором спектр принадлежит ультрафиолетовой и видимой областям) или для изменения вращательной и колебательной энергии. Колебательная энергия молекул определяется двумя видами колебаний: валентными и деформационными. При валентных колебаниях расстояние между двумя атомами может уменьшаться или увеличиваться, но атомы остаются на осях валентных связей. При деформационных колебаниях атомы отклоняются от оси валентных связей. Энергия деформационных колебаний значительно меньше энергии валентных колебаний, поэтому деформационные колебания наблюдаются на больших длинах волн по сравнению с валентными.
Колебания отдельных функциональных групп вызывают поглощение в определенных областях ИК-спектра. Спектры поглощения различных молекул с группами таких атомов или связей имеют несколько одинаковых линий, поэтому их частоты поглощения называются характеристическими. Наличие таких характерных линий позволяет определить наличие в молекуле различных групп и определить их строение.
Определение характеристических частот лежит в основе ИК-спектроскопии. В настоящее время существуют серии таблиц характеристических частот и диаграммы с основными линиями по волновому числу и длине волны.
ИК-спектры веществ зависят от физического состояния исследуемого образца и концентрации соединений. Сложные органические вещества можно изучать в виде тонкого слоя чистых жидкостей, растворенного продукта в виде тонкой пленки после охлаждения между пластинами, в виде пасты после растирания образца с жидкостью и в виде таблетки, прессованной смесью галогенидов щелочных металлов.
При исследовании ИК-спектров органических соединений выделяют две характерные области: область 800-1400 см^-1 и область за пределом 800-1400 см^-1. В области 800-1400 см^-1 появляются валентные связи С-С, С-N, N-О, С-О и деформационные связи N-H, O-H, C-H. В этой области небольшие изменения в молекулярной структуре вызывают значительные изменения в спектре. За пределами диапазона 800—1400 см^-1 в спектрах органических соединений появляются (характерные) линии, соответствующие отдельным связям и группам атомов. Колебания таких групп не зависят от состава молекул, в состав которых они входят. Именно это поле, в котором проявляются колебательные спектры, наиболее ценится при исследовании пищевых продуктов. Сравнивая спектры соединений со спектром известного вещества, можно провести идентификацию при наличии линий ИК-спектров, характерных для органических соединений основной группы. Поэтому при исследовании пищевых продуктов методом ИК-спектроскопии необходимо работать с эталонами, показывающими основные аналитические линии поглощения функциональных групп. Методом ИК-спектроскопии также можно определять витамины (А, К, К₁, К₂, В₁, В₂, В₆, С, никотиновую кислоту, токоферолы и каротин) в пищевых продуктах. ИК-спектроскопия в сочетании с хроматографией может быть использована для изучения ароматических веществ и ряда органических соединений.