太赫茲波譜技術(shù)在食品摻假檢測(cè)中的研究進(jìn)展

張仲雄，張東莉，田世杰，方世言，趙艷茹*，趙 娟，胡 瑾*

1.西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100 3.陜西省農(nóng)業(yè)信息感知與智能服務(wù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100 4.西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西 楊凌 712100

引 言

食品安全一直是人們廣泛關(guān)注的民生問(wèn)題，隨著食品產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，食品摻假問(wèn)題日益嚴(yán)重，如“三聚氰胺”、“馬肉風(fēng)波”、“強(qiáng)生爽身粉”等食品摻假事件層出不窮[1-2]。食品摻假是指在食品中蓄意添加有害或便宜的其他成分，以增加食品的重量或體積，從而降低成本，牟取暴利，導(dǎo)致食品營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生改變、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低。食品摻假輕則欺騙消費(fèi)者，造成財(cái)產(chǎn)損失，重則危害消費(fèi)者身體健康，引發(fā)疾病甚至導(dǎo)致死亡，還對(duì)整個(gè)食品消費(fèi)市場(chǎng)、企業(yè)和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生消極影響[3-4]，食品摻假已經(jīng)成為食品安全領(lǐng)域最“頭痛”的問(wèn)題。因此開展食品中摻假對(duì)象的快速、可靠、無(wú)損檢測(cè)，對(duì)于確保食品安全、維護(hù)消費(fèi)者利益以及推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。

開展食品摻假檢測(cè)技術(shù)研究是保障食品安全問(wèn)題的關(guān)鍵，目前，在食品摻假檢測(cè)方面開展了諸多研究，許多現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)被廣泛用于食品摻假檢測(cè)[5-7]，表1列舉了目前在食品摻假中常用的檢測(cè)技術(shù)，其中基于色譜分離特性的氣相/液相色譜法具有特異性強(qiáng)、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)，但也存在預(yù)處理復(fù)雜、檢測(cè)效率低等不足；而基于光學(xué)特性的近紅外光譜分析法具有易于操作、檢測(cè)速度快、無(wú)損檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，但靈敏度低、模型適用性差也成為該技術(shù)的不足。

表1 食品摻假領(lǐng)域中常用的檢測(cè)方法Table 1 Commonly used detection methods in the field of food adulteration

太赫茲(Terahertz，THz)輻射一般是指頻率在0.1～10 THz電磁輻射，由于該光譜波段位于微波與紅外光之間，其具有電子學(xué)和光子學(xué)雙重性質(zhì)，因而太赫茲光譜與其他光譜技術(shù)相比具有一些獨(dú)特的性質(zhì)，如：特征性[8]、相干性[9]、穿透性[10]、安全性[11]等，可見將THz技術(shù)用于食品摻假檢測(cè)成為可能。近年來(lái)半導(dǎo)體及超快激光技術(shù)的快速發(fā)展，解決了太赫茲輻射源與探測(cè)器問(wèn)題，推動(dòng)了THz技術(shù)的應(yīng)用研究，其中在公共安全[10]、無(wú)線通信[12]、醫(yī)學(xué)診斷[11]、食品安全[13]等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文從食品摻假無(wú)損檢測(cè)的角度出發(fā)，介紹了THz光譜技術(shù)檢測(cè)物質(zhì)原理，回顧了THz技術(shù)在食品安全領(lǐng)域的文獻(xiàn)[14-17]，綜述了THz技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品鑒別、食品原產(chǎn)地鑒別、乳制品摻假檢測(cè)、蜂蜜摻假檢測(cè)及其他食品摻假檢測(cè)應(yīng)用，最后探討了該領(lǐng)域目前所存在的問(wèn)題及未來(lái)的研究方向。

1 太赫茲光譜技術(shù)檢測(cè)物質(zhì)原理

太赫茲光譜可分為太赫茲時(shí)域光譜和太赫茲頻域光譜，由于兩種光譜的產(chǎn)生原理不同，因此應(yīng)用領(lǐng)域也有所差異：太赫茲時(shí)域光譜(Terahertz time-domain spectroscopy，THz-TDS)的頻譜范圍寬、檢測(cè)速快，通常適用于固體、液體樣品分析；而太赫茲頻域光譜具有分辨率高、不需復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，通常適用于氣體樣品分析。THz-TDS是目前應(yīng)用最廣泛的THz光譜技術(shù)。圖1為典型的THz-TDS系統(tǒng)示意圖，主要由飛秒激光發(fā)生器、THz發(fā)射器、THz探測(cè)器、延時(shí)控制器和檢測(cè)模塊等組成。其中可根據(jù)不同的檢測(cè)需求和樣品特性選擇不同檢測(cè)模塊，有透射模塊、反射模塊和衰減全反射模塊。一般透射模塊適用于散射和吸收較小的固體樣品，反射模塊適用于散射和吸收較大的固體樣品，衰減全反射模塊適用于液體樣品[30]。THz-TDS工作原理為：飛秒激光脈沖被分束鏡產(chǎn)生了兩個(gè)相互垂直的泵浦脈沖和探測(cè)脈沖，其中泵浦光經(jīng)過(guò)反射鏡、延時(shí)控制系統(tǒng)后入射到光導(dǎo)天線的基底表面上產(chǎn)生THz脈沖，THz脈沖在檢測(cè)模塊中與樣品相互作用后，將攜帶有樣品信息的THz脈沖經(jīng)過(guò)反射鏡和偏光片最終匯聚在探測(cè)器晶體上，通過(guò)控制泵浦脈沖的時(shí)間延遲系統(tǒng)，并結(jié)合電光采樣、信號(hào)放大、信號(hào)轉(zhuǎn)化等方法獲取到樣品的太赫茲時(shí)域波形信息[31]。

圖1 典型的THz-TDS系統(tǒng)示意圖[16]Fig.1 Schematic diagram of terahertz time-domain spectroscopy system

使用太赫茲時(shí)域光譜儀獲取的是時(shí)域光譜信息，利用傅里葉變換將時(shí)域譜光譜信息轉(zhuǎn)換為頻域譜光譜信息。在獲取樣本的光譜數(shù)據(jù)時(shí)，由于受環(huán)境、儀器、人為操作及樣本差異等因素影響，導(dǎo)致采集光譜信息中包含噪聲和無(wú)關(guān)信息，對(duì)其進(jìn)行平滑、校正、歸一化等預(yù)處理，從而降低光譜信息的噪聲，提高數(shù)據(jù)的信噪比和可靠性。依據(jù)Dorney[32]和Duvillaret[33]等提出的光學(xué)參數(shù)提取模型，利用式(1)和式(2)計(jì)算得到樣品的吸收系數(shù)、折射率等光學(xué)參數(shù)，借助物質(zhì)在太赫茲波段的指紋特性理論依據(jù)，根據(jù)光譜的特征峰位置進(jìn)行物質(zhì)定性定量分析。

(1)

(2)

其中：n(ω)為樣品折射率，α(ω)為樣品吸收系數(shù)，ρ(ω)是樣品信號(hào)與參考信號(hào)的振幅比，Δφ(ω)是樣品信號(hào)與參考信號(hào)的相位差，ω是角頻率，c是真空中的光速，d是樣品厚度。

2 太赫茲波譜技術(shù)在食品摻假檢測(cè)中的應(yīng)用研究

食品摻假是指在食品中故意添加有害或廉價(jià)的其他成分，以增加食品的重量或體積，從而降低成本，牟取暴利，導(dǎo)致食品營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生改變、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，最終對(duì)消費(fèi)者造成經(jīng)濟(jì)損失或?qū)】诞a(chǎn)生威脅[34-35]，以下將從太赫茲光譜技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品鑒別、食品原產(chǎn)地鑒別、乳制品摻假檢測(cè)、蜂蜜摻假檢測(cè)以及其他食品摻假檢測(cè)的最新應(yīng)用研究進(jìn)行綜述。

2.1 轉(zhuǎn)基因食品鑒別研究

隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不斷普及應(yīng)用，轉(zhuǎn)基因食品種類越來(lái)越豐富，其存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)引起了消費(fèi)者的廣泛重視。盡管人們對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的安全性存在很大爭(zhēng)議[36-37]，但考慮消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因食品具有知情權(quán)和選擇權(quán)，因此對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的快速有效鑒別具有重要意義。Liu等[38]通過(guò)光電采樣方法研究了THz光譜中四種轉(zhuǎn)基因食品的光學(xué)特性，數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因水稻、轉(zhuǎn)基因大豆和轉(zhuǎn)基因馬鈴薯在0.2～2.5 THz范圍內(nèi)都有吸收，且吸收特性明顯，這些吸收特征信息可作為轉(zhuǎn)基因食品鑒定的指紋。Chen等[39]探究了運(yùn)用THz光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因甜菜進(jìn)行鑒別，并采用主成分分析(principal components analysis，PCA)和偏最小二乘判別分析(partial least squares discrimination analysis，PLS-DA)等不同的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，其中PLS-DA方法分類效果最好，轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因甜菜分類準(zhǔn)確率均為100%。此外，將THz技術(shù)用于轉(zhuǎn)基因食用油的鑒別也引起了人們的關(guān)注，Liu等[40]根據(jù)棉籽油理化質(zhì)量參數(shù)，并結(jié)合THz光譜和化學(xué)計(jì)量學(xué)，提出了一種快速鑒別轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因棉籽油的技術(shù)，其中PLS-DA方法的正確識(shí)別率達(dá)97%，該技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑒別方法。Liu等[41]將THz光譜和加權(quán)線性鑒別分析(weighted linear discriminant analysis，WLDA)相結(jié)合的方法對(duì)轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因茶油進(jìn)行鑒別，通過(guò)對(duì)比連續(xù)投影算法(successive projection arithmetic，SPA)和PLS兩種不同的變量選擇方法對(duì)判別模型性能影響，最終結(jié)果表明SPA-WLDA模型比PLS-WLDA模型具有更高的分類精度。

上述研究表明THz光譜與化學(xué)計(jì)量學(xué)相結(jié)合是鑒別轉(zhuǎn)基因食品的有效方法。盡管可以對(duì)部分轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)行很好地鑒別，但由于實(shí)驗(yàn)中使用的樣品種類和數(shù)量有限，是否可以對(duì)其他轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)行摻假鑒別還需要不斷去研究。

2.2 食品原產(chǎn)地鑒別研究

由于地理氣候的影響使得同樣的農(nóng)產(chǎn)品在不同的產(chǎn)地品質(zhì)差異較大，導(dǎo)致價(jià)格相差甚遠(yuǎn)，很多經(jīng)銷商為了獲取更大的商業(yè)利益，往往會(huì)出現(xiàn)以此充彼、以次充好的摻假，其中橄欖油、中草藥、香料等易發(fā)生原產(chǎn)地?fù)郊賉42]，嚴(yán)重影響著消費(fèi)者的利益。Li等[43]提出了一種用于識(shí)別綠茶原產(chǎn)地的結(jié)構(gòu)化模型，利用THz-TDS光譜技術(shù)對(duì)浙江龍井茶、云南毛峰茶、廣西香碧螺茶、四川竹葉青茶四種不同產(chǎn)地的綠茶進(jìn)行光譜分析，構(gòu)建的遺傳-支持向量機(jī)(genetic algorithm-support vector machine,GA-SVM)模型可以有效地識(shí)別綠茶的原產(chǎn)地，其中正確識(shí)別率高達(dá)96.25%。Liang等[44]對(duì)內(nèi)蒙古、山西、陜西不同地區(qū)黃芩用THz光譜進(jìn)行分析，首先通過(guò)PCA法進(jìn)行特征提取，根據(jù)提取特征結(jié)果建立基于SVM算法的不同產(chǎn)地黃芩分類模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，THz-TDS光譜技術(shù)結(jié)合PSO-SVM模型可以有效識(shí)別黃芩的不同產(chǎn)地，識(shí)別率為95.56%，該研究為其他中草藥原產(chǎn)地鑒別提供了參考。Liu等[45]用THz光譜系統(tǒng)研究了快速鑒別四種不同原產(chǎn)地的特級(jí)初榨橄欖油的可行性，發(fā)現(xiàn)四種不同產(chǎn)地的特級(jí)初榨橄欖油的脂肪酸成分和吸收光譜有明顯差異，對(duì)比分析了最小二乘-支持向量機(jī)(LS-SVM)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(back propagation neural network，BPNN)、PCA等不同化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的分類效果，當(dāng)LS-SVM和GA結(jié)合時(shí)，分類準(zhǔn)確率為96.25%。

上述文獻(xiàn)表明THz技術(shù)為不同產(chǎn)地食品真?zhèn)舞b別提供了一種新的解決方案，從而有效保護(hù)食品的真實(shí)性，防止消費(fèi)者被欺騙，尤其在中藥材鑒別方面具有廣闊的應(yīng)用前景，但由于檢測(cè)成分的復(fù)雜性，使得THz頻譜吸收特征譜之間存在相互重疊而沒(méi)有明顯的特征峰，通過(guò)借助化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行光譜信息挖掘是目前解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。

2.3 乳制品摻假檢測(cè)研究

乳制品中富含蛋白質(zhì)、脂肪酸和礦物質(zhì)等物質(zhì)是嬰兒和老人進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充、增強(qiáng)身體抵抗力主要來(lái)源[46]；但商家為獲取更多利潤(rùn)，在奶粉中加入三聚氰胺等富氮有害物質(zhì)以提高蛋白質(zhì)含量，對(duì)消費(fèi)者健康產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅[47]。Hwang等[48]使用THz-TDS光譜儀，獲取了三聚氰胺的特征吸收峰，并借助密度泛函理論分析三聚氰胺的振動(dòng)模式，發(fā)現(xiàn)在2，2.37和2.61 THz處有強(qiáng)吸收峰，但與理論計(jì)算結(jié)果相比出現(xiàn)紅移現(xiàn)象，探究其原因，導(dǎo)致紅移現(xiàn)象主要來(lái)自溫度效應(yīng)的影響，證明了THz吸收峰是由分子振動(dòng)所產(chǎn)生的，為THz技術(shù)對(duì)三聚氰胺檢測(cè)提供了理論依據(jù)。Baek等[49]探究了用THz光譜及成像技術(shù)檢測(cè)食品中三聚氰胺的可行性，使用THz-TDS光譜儀獲得了不同食品中摻入三聚氰胺混合物的THz光譜和圖像，發(fā)現(xiàn)在不同的食品中三聚氰胺的特征吸收峰分別位于2，2.26和2.6 THz。Sun等[50]以THz光譜技術(shù)和相關(guān)性分析法對(duì)奶粉中三聚氰胺的非法添加進(jìn)行快速、無(wú)損檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)吸收系數(shù)在2.04 THz處有最大吸收峰，且隨著三聚氰胺的濃度增加而增加，并對(duì)比了全光譜的PLS模型與特征光譜的MLR模型對(duì)三聚氰胺濃度的預(yù)測(cè)效果，結(jié)果表明MLR預(yù)測(cè)效果較好，其中相關(guān)系數(shù)和均方根誤差分別為0.97%和1.38%。

上述研究表明THz光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)可以對(duì)奶粉中的三聚氰胺非法添加物進(jìn)行定性定量分析，且THz光譜在2，2.27和2.61 THz處對(duì)食品中的三聚氰胺具有很好的識(shí)別能力，但由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境及樣本差異性，會(huì)出現(xiàn)吸收峰的紅移現(xiàn)象。

2.4 蜂蜜摻假檢測(cè)研究

蜂蜜因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用特性而被認(rèn)為是一種天然的高質(zhì)量食品，含有糖類、蛋白質(zhì)、游離氨基酸等多種對(duì)人體有益的物質(zhì)[51-52]，深受消費(fèi)者青睞。但蜂蜜摻假現(xiàn)象日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了蜂蜜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在蜂蜜中摻入高果糖漿、淀粉糖漿、轉(zhuǎn)化糖漿等低成本的食用糖漿成為市場(chǎng)上常見的蜂蜜摻假手段。研究發(fā)現(xiàn)THz光譜提供了大量有關(guān)糖類分子間相互作用信息[53]，這為THz技術(shù)開展蜂蜜摻假檢測(cè)研究提供了理論依據(jù)，借助數(shù)據(jù)分析方法，提取光譜中所隱含的物質(zhì)成分信息，建立THz光譜與物質(zhì)間的分析模型。Liu等[54]利用THz光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，探究了檢測(cè)相思蜂蜜中摻入高果糖漿含量的可行性，并建立相思蜂蜜中高果糖漿含量的PLS預(yù)測(cè)模型，其中RMSEP和RMSEC比值為1.116 9，說(shuō)明該模型對(duì)蜂蜜中高果糖漿具有良好鑒別能力。由于不同的蜂蜜的營(yíng)養(yǎng)成分有所差異，使得價(jià)格相差甚遠(yuǎn)。Liu等[55]采用THz-TDS衰減全反射光譜對(duì)枸杞蜂蜜、荊花蜂蜜和相思蜂蜜進(jìn)行鑒別，并對(duì)比了PCA和PLS-DA模型對(duì)結(jié)果的影響，最終結(jié)果表明在0.5～1.5 THz頻率范圍內(nèi)PLS-DA模型驗(yàn)證集準(zhǔn)確度為88.46%，可實(shí)現(xiàn)不同種類的蜂蜜鑒定。Liu等[56]提出了THz光譜法來(lái)確定摻假相思蜂蜜中的轉(zhuǎn)化糖漿比例，選用吸收系數(shù)、吸收系數(shù)斜率和吸收系數(shù)面積三個(gè)不同的太赫茲光譜特征數(shù)據(jù)建模分析，研究結(jié)果表明無(wú)論是Logistic回歸模型還是多元線性回歸模型，使用吸收系數(shù)面積特征數(shù)據(jù)可以提高預(yù)測(cè)模型的精度和魯棒性。

目前THz技術(shù)在蜂蜜摻假檢測(cè)處于探索階段，研究了應(yīng)用較少，上述文獻(xiàn)表明THz光譜技術(shù)可以檢測(cè)蜂蜜摻假問(wèn)題，其中在定性鑒別方面具有較好的效果，但對(duì)于定量分析方面相對(duì)較差，可能是因?yàn)榉涿壑泻兴⒕S生素、生物類黃酮等多種復(fù)雜成分所引起的。

2.5 其他食品摻假檢測(cè)研究

為改善面粉的色澤、延長(zhǎng)面粉的保質(zhì)期、增加面粉重量等問(wèn)題，不少面粉廠在面粉中摻入大量的滑石粉、過(guò)氧化苯甲酰和苯甲酸等物質(zhì)，長(zhǎng)期食用對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅[57]。Sun等[58]將廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(generalized regression neural network，GRNN)、BPNN機(jī)器學(xué)習(xí)算法與THz技術(shù)相結(jié)合，用于快速測(cè)定面粉中苯甲酸含量，發(fā)現(xiàn)吸收系數(shù)在1.94 THz時(shí)表現(xiàn)出最大吸收峰，且吸收峰隨著苯甲酸含量的增加而增加，與BPNN模型相比，GRNN模型無(wú)論在苯甲酸含量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性還是分析速度方面都更具有優(yōu)勢(shì)。食用油是人體營(yíng)養(yǎng)和能量的重要來(lái)源[59]，向食用油中摻入地溝油等對(duì)人體有害的回收油，嚴(yán)重危害了消費(fèi)者的身體健康和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。Liu等[60]設(shè)計(jì)了一種新型的THz吸收器用于鑒別地溝油和食用油，當(dāng)在吸收器間隙中加入不同的油時(shí)，吸收器的響應(yīng)峰出現(xiàn)不同的紅移，根據(jù)不同的紅移程度，可以有效地識(shí)別出不同的油。Zhan等[61]利用THz-TDS光譜技術(shù)對(duì)8種食用油和地溝油進(jìn)行檢測(cè)，并采用PCA和SVM對(duì)食用油和地溝油進(jìn)行分類識(shí)別，結(jié)果發(fā)現(xiàn)食用油和地溝油的吸光度譜存在差異，且SVM分類精度為100%。為有效區(qū)分優(yōu)質(zhì)大米中是否摻入劣質(zhì)大米，Li等[62]通過(guò)THz光譜和3種類模式識(shí)別算法對(duì)五種不同混合比例的大米進(jìn)行檢測(cè)和分析。結(jié)果表明：經(jīng)一階導(dǎo)數(shù)預(yù)處理的SVM模型在預(yù)測(cè)集中的準(zhǔn)確性高達(dá)97.33%，THz技術(shù)可以作為鑒定大米摻假的有效工具。Jepsen等[63]嘗試使用THz-TDS技術(shù)檢測(cè)商業(yè)酒精飲料和白酒中的酒精濃度，這為白酒摻假檢測(cè)方面提供了新的解決方案。

將THz光譜技術(shù)用于面粉摻假、食用油摻假、大米等其他食品摻假方面是可行的，但隨著摻假成分的復(fù)雜化、摻假技術(shù)的多樣化，對(duì)THz光譜技術(shù)在食品摻假檢測(cè)方面提出了更高的要求與挑戰(zhàn)。表2整理了以上THz光譜技術(shù)在食品摻假檢測(cè)方面的相關(guān)文獻(xiàn)。

表2 太赫茲光譜技術(shù)在食品摻假檢測(cè)方面的對(duì)比分析Table 2 Comparative analysis of terahertz spectroscopy in food adulteration detection

3 太赫茲波譜技術(shù)在食品摻假檢測(cè)方面存在的問(wèn)題

近年來(lái)，THz波譜技術(shù)憑借其獨(dú)特的光譜特性，在食品安全領(lǐng)域中開展了諸多食品摻假檢測(cè)研究，對(duì)保障食品質(zhì)量安全發(fā)揮著重要作用，但同時(shí)也存在如下局限性：

(1)由于極性液體中分子的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)對(duì)THz光譜有強(qiáng)烈的吸收，其中液態(tài)水的太赫茲吸收系數(shù)為230 cm-1 [64]，而食品中絕大多數(shù)摻假檢測(cè)對(duì)象都含有水分，導(dǎo)致THz技術(shù)在食品摻假檢測(cè)中受到很大限制。

(2)通常在使用THz儀器中，為了防止空氣中水蒸氣對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，需將檢測(cè)光路系統(tǒng)置于充有氮?dú)獾姆忾]環(huán)境中，大量的氮?dú)庀脑黾恿藱z測(cè)成本；此外THz儀器對(duì)檢測(cè)環(huán)境的要求較高，環(huán)境的不穩(wěn)定將會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的精度、可重復(fù)性等造成一定的影響。

(3)由于摻假檢測(cè)樣品的不均勻性、形狀不規(guī)則等影響，當(dāng)固體的粒徑與THz波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，散射效應(yīng)對(duì)THZ光譜有很大的影響。

4 總結(jié)與展望

與電學(xué)檢測(cè)技術(shù)、生物傳感器檢測(cè)技術(shù)、色譜法等現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)相比，THz光譜技術(shù)作為一種新興發(fā)展的光譜檢測(cè)技術(shù)，目前在食品摻假檢測(cè)領(lǐng)域還處于探索階段，未來(lái)在食品摻假檢測(cè)方面的研究可能涉及以下幾個(gè)方面：

(1)解決水分對(duì)THz光譜檢測(cè)的影響，目前已有研究通過(guò)增加輻射功率、采用衰減全反射模塊、薄層透過(guò)式等方法來(lái)消除水分的影響，然而還是無(wú)法從根本上解決水分對(duì)THz光譜的吸收問(wèn)題，因此突破水分對(duì)THz吸收瓶頸將成為今后THz技術(shù)在食品安全檢測(cè)方面所攻克的難題之一。

(2)目前太赫茲源和探測(cè)器是直接導(dǎo)致THz光譜檢測(cè)設(shè)備價(jià)格昂貴的主要原因，因此未來(lái)開發(fā)可用于便攜式太赫茲光譜儀中低成本的太赫茲源和探測(cè)器，能夠有效降低THz儀器成本，從而有助于THz技術(shù)在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用。

(3)THz光譜技術(shù)需結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法才能夠建立有關(guān)物質(zhì)的定性定量分析模型，隨著檢測(cè)對(duì)象成分的復(fù)雜性和檢測(cè)數(shù)據(jù)維度的不斷增加，傳統(tǒng)化學(xué)計(jì)量分析方法的準(zhǔn)確性和分析速度已不能滿足實(shí)際需求；考慮將新興的人工智能算法與THz技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立通用性強(qiáng)、精度高、耗時(shí)少的模型將成為今后交叉學(xué)科研究的熱點(diǎn)。

(4)每種檢測(cè)技術(shù)都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足，嘗試將THz波譜技術(shù)與其他現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)多種檢測(cè)技術(shù)間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高檢測(cè)精度、滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，這也是THz技術(shù)在食品安全檢測(cè)方面的另一個(gè)發(fā)展方向。

綜上所述，盡管目前THz技術(shù)在理論和技術(shù)上存在諸多不足，但未來(lái)隨著THz技術(shù)的快速發(fā)展與基礎(chǔ)理論研究的不斷深入，THz技術(shù)將會(huì)成為食品檢測(cè)領(lǐng)域中一種廣泛使用的食品摻假檢測(cè)技術(shù)，為相關(guān)食品摻假檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供技術(shù)支持，并不斷滿足食品摻假檢測(cè)的新要求，從而有效地保障食品安全。