超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

趙世濤 房鵬祥

摘要：食品檢測(cè)是保障我國食品安全的重要方式，超聲波技術(shù)具有操作簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、投資成本低的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用在食品檢測(cè)中，能顯著提高檢測(cè)準(zhǔn)確性，縮短檢測(cè)時(shí)間。本文對(duì)超聲波技術(shù)進(jìn)行概述，分別從無損檢測(cè)、提取技術(shù)和結(jié)晶控制三方面著手，探究食品檢測(cè)中超聲波技術(shù)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：超聲波技術(shù)；食品檢測(cè)；應(yīng)用措施

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升，食品質(zhì)量逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，近些年食品安全問題頻發(fā)，人們亟需采取有效措施對(duì)食品進(jìn)行檢測(cè)，保障食品安全。超聲波是振動(dòng)頻率在20kHz以上的高頻率聲波，無論在固體還是液體中都有較好的傳播性，超聲波技術(shù)就是利用這種特性，通過與被檢測(cè)物質(zhì)之間的相互作用，了解被檢測(cè)物的化學(xué)及物理特性，操作簡單、便利高效，目前被廣泛應(yīng)用在食品檢測(cè)中。

1. 超聲波技術(shù)概述

1.1 無損檢測(cè)

以往的食品檢測(cè)方法是利用化學(xué)或物理方法，處理和檢測(cè)采集好的樣本，這種方式的檢測(cè)過程較為煩瑣、檢測(cè)成本較高且檢測(cè)數(shù)據(jù)獲取時(shí)間長，無法有效監(jiān)督和檢測(cè)食品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。無損檢測(cè)技術(shù)是食品檢測(cè)中超聲波技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)之一，是對(duì)不需要進(jìn)行化學(xué)和物理破壞處理的不透明材料，利用脈沖式技術(shù)，在不破壞材料的前提下，對(duì)材料的組織、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，具有非破壞性、非介入性、適用性廣、快速性和及時(shí)性優(yōu)點(diǎn)。在進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，需要從以下幾點(diǎn)著手：一是檢測(cè)材料具有不透明性特征，如蘋果、香蕉等水果，以及番茄醬、芝士醬等高濃度食品；二是根據(jù)檢測(cè)材料的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、含水量、含糖量等特性選擇適宜的超聲波減弱系數(shù)，包括聲速、傳播衰減系數(shù)等。

1.2 提取技術(shù)

相關(guān)研究表明，在零下50攝氏度至120攝氏度的溫度范圍內(nèi)，食品檢測(cè)有效率將有所提升，同時(shí)，也可以對(duì)因高溫或者低溫情況下，食物材料變質(zhì)、狀態(tài)改變產(chǎn)生的生物酶、氣味、活性物質(zhì)等進(jìn)行有效檢測(cè)，對(duì)食品最佳儲(chǔ)存溫度和環(huán)境進(jìn)行探討。采用超聲波技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)這一檢測(cè)目標(biāo)的最佳手段，不同于以往需要將檢測(cè)材料的相關(guān)溶劑進(jìn)行提取，且伴隨攪拌等形式才能溶解出有效成分的方式，超聲波技術(shù)能夠減少食品檢測(cè)工藝流程，壓縮材料提取時(shí)間，即使處于低溫環(huán)境，仍然能夠高效率完成食品材料提取和檢測(cè)工作，在高溫環(huán)境中也是一樣。目前，該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在生物糖苷類、多糖成分提取檢測(cè)中。

1.3 結(jié)晶控制

結(jié)晶控制是指在一定程度上幫助相關(guān)輔助物質(zhì)形成結(jié)晶，該項(xiàng)技術(shù)主要利用超聲波定向效應(yīng)，利用高能超聲波控制食物內(nèi)部結(jié)晶速度和過程，尤其是一些處于臨界核狀態(tài)的食品，超聲波能夠加速其核心的形成。同時(shí)，通過控制結(jié)晶速度，能夠使得結(jié)晶過程處于均勻細(xì)致狀態(tài)，保障食品內(nèi)部結(jié)晶不受外界污染，具有較高商業(yè)價(jià)值。目前，該技術(shù)主要應(yīng)用在巧克力、冰淇淋等冷凍食品制作，以及海鮮、冷凍肉等食品儲(chǔ)藏中。

2. 超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 在肉制品檢測(cè)中的應(yīng)用

肉制品一直是我國百姓餐桌上不可缺少的重要食品，對(duì)其進(jìn)行安全檢測(cè)也是一項(xiàng)需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。超聲波技術(shù)在肉制品檢測(cè)中的應(yīng)用主要包括食品的保鮮、儲(chǔ)存、新產(chǎn)品研究等，目前還處在一個(gè)持續(xù)探索階段。以現(xiàn)有研究成果來看，可以利用超聲波技術(shù)中的結(jié)晶控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)肉禽制品的保鮮和儲(chǔ)存；利用超聲波的物理特性，破壞肉禽制品中的肌原蛋白纖維，從中滲出一些液體將肉纖維粘連在一起，改進(jìn)食品合成度，例如，午餐肉以及魚肉、雞肉、牛肉等多種肉類混合產(chǎn)品。同時(shí)，利用超聲波還能夠檢測(cè)出肥肉和精瘦肉的區(qū)別，如厚度、脂肪含量等，經(jīng)研究實(shí)踐得到良好成效。

2.2 在乳狀液體檢測(cè)中的應(yīng)用

乳狀液體的水相密度一般大于油相密度，這是因?yàn)樵谌闋钜后w的粒子運(yùn)動(dòng)中，油相液體會(huì)位于水相液體上方，呈現(xiàn)上下分層現(xiàn)象，在市場(chǎng)銷售中，這種分離現(xiàn)象往往會(huì)被認(rèn)為是食物變質(zhì)造成的，因此需要對(duì)食品油相含量和分布情況進(jìn)行檢測(cè)，有效解決該項(xiàng)問題。同時(shí)，部分乳狀液體的粒子具有較強(qiáng)散光作用，會(huì)使得液體渾濁不清，以為是食品變質(zhì)產(chǎn)生的。以牛奶為例，牛奶具有不透光性，且粒子分散體積較大，如果采用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)，難以觀察到食品中相關(guān)分子粒子結(jié)構(gòu)的變化，采用超聲波技術(shù)，能夠有效檢測(cè)粒子聚集情況、分層情況、結(jié)構(gòu)變化情況，檢測(cè)其內(nèi)部是否發(fā)生聚集沉降現(xiàn)象，對(duì)乳狀液體變化情況和安全性進(jìn)行快速安全檢測(cè)。

2.3 在充氣食品檢測(cè)中的應(yīng)用

現(xiàn)如今，食品生產(chǎn)廠商為了美化食品外包裝，增加食品體積，避免擠壓破碎，常常采用充氣的方法進(jìn)行包裝。但是，氣體會(huì)對(duì)超聲波的正常應(yīng)用產(chǎn)生影響，在檢測(cè)過程中，一旦操作不當(dāng)，就會(huì)降低超聲波傳播頻率，從而降低食品檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，必須做到細(xì)節(jié)化管理。目前，充氣食品檢測(cè)應(yīng)用范圍較大，有水果酒、冰淇淋、吐司面包等，在一些充氮類食品包裝檢測(cè)中應(yīng)用范圍也較為廣泛。但是，氮?dú)獾奈锢硖匦砸矔?huì)對(duì)超聲波檢測(cè)造成影響，使檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差。

2.4 在飲品檢測(cè)中的應(yīng)用

飲品的主要成分是水，其主要形式是液體，同一飲品中往往含有不同溶質(zhì)和密度的液體，對(duì)液體混合物物理特性造成影響，這也意味著超聲波在空氣和液體中傳播速度會(huì)產(chǎn)生偏差，使檢測(cè)結(jié)果發(fā)生變化，故而需要根據(jù)具體檢測(cè)材料，選擇合適頻率進(jìn)行檢測(cè)，盡可能確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，也可以在飲品檢測(cè)中利用這種特性，區(qū)分不同液體的特征和種類，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，制定相應(yīng)參考對(duì)比值，為飲品檢測(cè)提供數(shù)據(jù)支持。

3 結(jié)束語

總而言之，超聲波檢測(cè)相較于傳統(tǒng)物理或者化學(xué)檢測(cè)方法，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用在食品檢測(cè)中，能夠有效保障食品安全，對(duì)超聲波技術(shù)進(jìn)行完善和改進(jìn)，能夠進(jìn)一步促進(jìn)食品行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。