食品检测中无损检测技术的应用研究

食品检测中无损检测技术的应用研究

吴俊娟

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摘要：无损检测技术是近年发展起来的高科技技术之一，在工业和农业方面的应用得到了广泛的研究，该技术在食品分析中最常用的几类方法有超声波检测法、光谱检测法、电子鼻检测法、电子舌检测法和生物传感器检测法等，主要用于检测食品物料的物理性质，如密度、硬度，形态、颜色、气味等，进而判定待检食品的主成分含量、种类区别、成熟度以及色泽等特征。

关键词：无损检测技术；检测；应用

随着生活水平的提高，人们对食品品质有了更高的要求，如何运用先进技术促进食品品质的提高，成了舆论界广泛关注的话题之一。本文着重对无损检测技术进行全面概述，并分析了其在食品检测中的具体应用。

1、无损检测技术概述

1.1无损检测技术简介

所谓无损检测是指在被测对象的状态无破坏的前提下，利用光学、力学、电磁学、放射线等方法来测定其物理化学特性，由此判定被测对象的内部品质。通常，农副产品及食品的质量评定大多采用有损检测的方法，如罐藏食品的开罐检测，鸡蛋新鲜度的哈夫单位测量法等，由于方法的局限性，一般均不能进行全量检测，而是抽样统计，相比之下，无损检测有如下优点:

（1）与常规化分析法相比，无损检测不需大量的试剂、溶剂、不会造成环境污染，且分析成本低。

（2）试样不需进行前期处理，可直接检测，加快了分析速度.，因此，可增大取样数量，甚至全量检测，提高了质量评定精度。

（3）同一样品可反复使用，其品质不受无损检测手段的影响，可实现连续跟踪测试。

（4）可实时测试，适用于生产线内自动检测。

（5）检测过程中不需称量，可在各种恶劣的环境中完成检测任务。

（6）可在单元操作下获得大量与食品和农副产品相关联的信息，进行综合评定。

1.2无损检测技术分类

无损检测技术涉及信息技术、化学分析、生物技术、计算机技术、传感技术、无机材料、有机材料材料技术等基础。随着科学技术的进步与发展，无损检测技术的内容会被不断地充实和壮大，例如太赫兹、拉曼技术等。

2、无损检测技术在食品检测中的具体应用

2.1基于光学原理的无损检测技术

紫外分光法、可见光法、近红外分光法、红外光分光法、光音响分光法是利用食品对光的吸收、反射、透射、扩散、衍射等特性，从而来判断食品内部品质的一种方法。应用光学原理的无损检测技术主要运用于果蔬、谷物等食品的成分分析以及物理学品质分析。果蔬、谷物等食品由于内部成分和外部特性的差异，在不同波长射线的照射下，会产生不同的吸收、反射、透射、扩散及衍射效果，部分光会从表面反射回来，部分光则会被食品内部的不同组织所吸收，而光的反射量和吸收量与待测食品的光学特性。因此，可以运用光电管等设备检测待测食品样品和标准食品样品的反射光和透过光，再输入内置CPU，从而计算出光的反射率和透光率，最终达到检测食品品质的目的。

2.2基于嗅觉原理的无损检测技术

电子鼻又称气味扫描仪，是20世纪90年代发展起来的一种快速检测食品的仪器。与普通成分分析仪器相比，它不需进行样品前处理，很少或者几乎不用任何有机溶剂，它主要依靠特定的传感器和模式识别系统能够快速得到被测样品的部分或整体信息，从而指示样品的隐含特征。自1982年Dodd和Petsaud教授首次发表以多传感器系统来分辨气味之差异研究成果（即电子鼻）的文章以来，经过几十年的发展，加之电子鼻检测具有客观性、可靠性和重现性等方面的优点，使其得到了深入的研究与广泛的应用，如食品工业、环境检测、医疗卫生、药品工业、安全保障、公安与军事等方面。在食品分析领域中的应用主要包括下面几类：果实蔬菜的新鲜度判断，饮料的种类区别，酒的气味、农作物的霉变等判断。

2.3基于生物技术的无损检测技术

生物传感器结合了生物技术、材料技术、纳米技术、微电子技术等，是一门交叉学科的研究与应用技术，也是当今世界科学发展的前沿。生物传感器是由产生信号的敏感元件和处理信号的辅助仪器两部分组成的。敏感元件由生物活性单元和换能器组成。换能器可用来捕捉生物活性单元与目标物反应过程中的信号。由生物活性单元作为敏感元件的生物传感器在食品分析中的应用非常广泛，几乎渗透到各个方面，包括食品基本成分的检测、食品中添加剂的检测、有毒有害成分的检测等等。Mali和Johan提出了一种使用免疫吸附的光学生物传感器定量检测强化食品中叶酸含量的方法。食品添加剂亚硫酸盐由于对人体有致敏性，可引起哮喘，美国食品与药品管理局(FDA)规定，在某些食品中，其添加量不允许超过9.0×10-7mol/L。Groom将导电介体四氰基对醌二甲烷(TCNQ)、四硫富瓦烯和亚硫酸盐氧化酶顺序沉积在玻璃碳电极敏感面上，结合FIA制成测定亚硫酸盐的传感器，线性范围0～5nmol/L，检出限为5μmol/L。苯甲酸盐是食品工业中常用的防腐剂，可用于软饮料、酱油等食品中，通常采用GC测定。

2.4基于力学原理的无损检测技术

振动激发法、敲打解析法、超音波测定法等是利用食品的力学特性，如：振动频率、粘弹性、硬度以及振动的吸收等，实现对食品品质进行检测的无损检测技术。一般来说，运用声波和振动不仅能够测出待测食品的品质指标，而且能测出待测食品的内部缺陷及组织结构。例如，在测定牛乳中的脂肪含量和大豆中的水分含量时运用超音波测定法，可以根据超声波在待测食品中所呈现的不同反射波而判定待测食品品质。此外，检查鸡、鸭、牛、羊等动物的肉质、脂肪层的厚度以及里脊肉断面等情况均可以采用这种方法。

2.5基于机器视觉的无损检测技术

机器视觉技术就是用各种成像系统代替视觉器官作为输入敏感手段，由计算机来代替大脑完成处理和解释。机器视觉的最终目标就是使计算机能像人那样通过视觉观察并理解世界，具有自主适应环境等能力。在实现最终目标以前，人们努力的中期目标是建立一种视觉系统，这个系统能依据视觉敏感和反馈的某种程度的智能完成一定的任务。随着图像处理技术的发展和计算机软硬件的开发，食品品质自动检测和分级领域应用机器视觉系统已变得越来越具有吸引力。

3、结语

无损检测技术在工业上的应用已较广泛，作为产品的品质特性测定手段已成为常规方法，但在农产品和食品领域还是一种新的概念，在食品分析中的应用尚未规模化，但它的发展潜力是非常巨大的。随着社会对食品安全的日益关注，如何能快速准确地检测食品是科研人员急需解决的重要问题，并且如何能在传统的检测方法之外有所创新也是科研人员需要专研的方向。因为传统的检测方法往往对待测样品有所破坏，无法在维持样品原状的条件下来达到分析目的，而且有些感官分析等操作会存在人为误差，所以需要有新兴的分析方法来与之相辅助。无损检测方法不破坏待测食品本身，而且分析工作主要由仪器完成，可最大限度地减少人为误差，可使检测工作更快捷、更环保。

参考文献

[1]应以斌.农产品无损检测技术[M].北京:化学工业出版社，2017.

[2]程斌.食品与农产品品质无损检测新技术[M].北京:化学工业出版社，2017.

[3]周新仁.果品无损检测技术的研究现状[J].食品与发酵工业，2018，30(11): 82～85.