超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

余健霞，侯鵬飛

（漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南漯河 462002）

當(dāng)前，隨著人民生活水平的不斷提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)注食物的種類，包括食物的創(chuàng)新與質(zhì)量，在此影響下，食品行業(yè)應(yīng)積極做出響應(yīng)，以滿足人們對(duì)現(xiàn)代食品的需求。在目前各產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的影響下，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)也有著相應(yīng)需求，越來越多的現(xiàn)代高新技術(shù)被引入食品加工領(lǐng)域。而超聲波技術(shù)由于使用成本低、方便、高效和易于操作等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)受到食品檢驗(yàn)行業(yè)的極大歡迎。

1 超聲波技術(shù)的作用

超聲波是一種機(jī)械波，這種機(jī)械波的頻率非常廣泛，實(shí)際應(yīng)用的范圍較廣，通過對(duì)超聲波技術(shù)分析可以得知，超聲波技術(shù)主要是聲波傳播下的一種產(chǎn)物，在實(shí)際應(yīng)用期間遵循基本規(guī)律特征能夠形成一種機(jī)械振動(dòng)，這種機(jī)械振動(dòng)的模式可以引起超聲與介質(zhì)之間存在的一種相互作用，并產(chǎn)生熱現(xiàn)象[1]。同時(shí)，超聲波在實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)產(chǎn)生較多的效應(yīng)，如機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)、光學(xué)效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)等，而其作用種類以及作用的強(qiáng)度與超聲作用參數(shù)和對(duì)象密切相關(guān)。

2 超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的內(nèi)涵與原理

2.1 超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的內(nèi)涵

通過超聲波與待檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用，可以了解待檢測(cè)物質(zhì)固有的化學(xué)和物理性質(zhì)。超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)期間產(chǎn)生的聲波與普通聲波是相同的，通常使用表面波、壓縮波或剪切波這3種方法實(shí)現(xiàn)介質(zhì)傳輸[2]。

2.2 超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用原理

超聲波具有設(shè)備簡(jiǎn)單、方便高效、易于操作的優(yōu)點(diǎn)，在食品檢驗(yàn)領(lǐng)域具有優(yōu)異效果。目前而言，超聲波技術(shù)的應(yīng)用主要基于介質(zhì)方式，以探測(cè)聲波振幅的衰減和聲速變化，這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)常頻率小于100 kHz，能量通常高達(dá)10 kW/m-2，但其操作復(fù)雜，對(duì)操作人員的技術(shù)要求和儀器使用要求相對(duì)較高，因此，應(yīng)加強(qiáng)操作人員的技術(shù)能力[3]。同時(shí)，超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中并不會(huì)引起化學(xué)或物理作用，且實(shí)際操作技術(shù)具有簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，因此，可以廣泛用于食品檢測(cè)當(dāng)中。

3 超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值

食品安全與人們健康息息相關(guān)，直接關(guān)系到人們的生活質(zhì)量和生活幸福，因此，必須予以關(guān)注。目前而言，食品安全質(zhì)量檢測(cè)是確保食品安全的重要內(nèi)容，而超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中屬于最有效、最便捷的方法，在檢測(cè)食品安全的眾多技術(shù)中，超聲波技術(shù)具有成本低廉、簡(jiǎn)單方便等優(yōu)勢(shì)。隨著人們生活水平的不斷提高，人們?cè)陲嬍撤矫嬉呀?jīng)不再局限于以飽腹，目前人們更多地追求食品的色彩和香氣，希望得到更好的飲食，在超聲波技術(shù)逐漸發(fā)展下，由于其操作簡(jiǎn)單方便，因此，在食品檢測(cè)領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛關(guān)注。食品工業(yè)是我國(guó)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系中不可或缺的重要組成部分，其健康發(fā)展影響了整個(gè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展，但近年來，食品安全事故頻繁發(fā)生，受到人們的廣泛關(guān)注，必須采用超聲波檢測(cè)試技術(shù)對(duì)食品質(zhì)量進(jìn)行控制，才可以進(jìn)一步確保食品安全。

4 超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的具體應(yīng)用

4.1 超聲波檢測(cè)技術(shù)的類型

4.1.1 無損檢測(cè)技術(shù)

無損檢測(cè)技術(shù)是超聲波技術(shù)中最常用的技術(shù)類型，主要是指使用脈沖技術(shù)消除食物中的化學(xué)藥品殘留，并保證在檢測(cè)期間不會(huì)破壞食物本身。但是進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意：①無損檢測(cè)技術(shù)所應(yīng)用的測(cè)試材料不能是透明的，應(yīng)該采用不透明的食品進(jìn)行測(cè)試，這樣才可以提升效果，無損檢測(cè)主要應(yīng)用的食品類型為番茄醬等高濃度、低透明度產(chǎn)品。②無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用期間需注意，應(yīng)基于食品的檢驗(yàn)特性進(jìn)行分析，主要分析的是食品材料與結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，然后根據(jù)分析結(jié)果選擇合適的超聲波技術(shù)。

4.1.2 超聲波提取技術(shù)

超聲波提取技術(shù)可以在50～120 ℃完成食品檢查任務(wù)，食品在高溫或低溫影響下，可能會(huì)出現(xiàn)一定程度的劣化，嚴(yán)重影響食品本身的性質(zhì)，因此，通過超聲波技術(shù)的使用可以檢測(cè)出食品中存在的風(fēng)味劑、生物酶等活性物質(zhì)，借由檢測(cè)技術(shù)以確保以上物質(zhì)均處于最佳儲(chǔ)存狀態(tài)，通過將食物構(gòu)成物質(zhì)全部檢測(cè)出來，可以提高超聲波技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，目前，這項(xiàng)技術(shù)已成熟地應(yīng)用于生物酶中[4]。

4.1.3 結(jié)晶控制技術(shù)

結(jié)晶控制技術(shù)主要利用超聲波的良好定向效果，有效控制食物內(nèi)部的結(jié)晶速度，以確保食物內(nèi)部的晶體不被外部污染，同時(shí)，結(jié)晶控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以用于各種冷凍食品，包括冰淇淋、巧克力、冷凍肉、海鮮及其他食品產(chǎn)品的生產(chǎn)和儲(chǔ)存。

4.2 超聲波檢測(cè)技術(shù)在具體食品中的應(yīng)用

4.2.1 在肉禽制品的應(yīng)用

隨著超聲波技術(shù)應(yīng)用的逐漸深入，應(yīng)加強(qiáng)人們?nèi)粘Ｋ枞忸愂称返臋z測(cè)，因?yàn)槿忸愂称放c普通食品不同，肉類食品放置時(shí)間越長(zhǎng)就會(huì)導(dǎo)致其中病毒越多，一旦被人們食用就會(huì)導(dǎo)致人們身體受到威脅，所以，應(yīng)通過超聲波技術(shù)加強(qiáng)對(duì)肉類食品的研究。目前，我國(guó)午餐肉中的脂肪含量試驗(yàn)主要用酸水解檢測(cè)方法，酸水解檢測(cè)方法與超聲提取法相比非常復(fù)雜，在操作過程中需對(duì)肉類進(jìn)行加熱，而超聲波技術(shù)則可以檢測(cè)出精制肉和肥肉之間的差異，因此，通過超聲波技術(shù)可以區(qū)分肉類的質(zhì)量，有效保證人們食用肉類食品的價(jià)值。近年來，隨著人們對(duì)肉禽制品的研究逐漸深入，研究人員還提出將超聲波檢測(cè)技術(shù)用于成品魚和雞肉的檢測(cè)，主要檢測(cè)的內(nèi)容是固體脂肪含量[5]。

4.2.2 在充氣類食品應(yīng)用

充氣類食品中所存在的空氣氣泡會(huì)對(duì)超聲波檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生很大影響。一般來說，超聲波技術(shù)在充氣類食品中的應(yīng)用十分廣泛，市面上所擁有的充氣類食品主要包括：冰淇淋、水果、啤酒、餅干、面包和黃油等，這些食品的包裝形式都是以充氣為主，每個(gè)包裝袋均灌有較多空氣[6]。但是，這種充氣包裝的形式在食品檢測(cè)期間會(huì)直接影響測(cè)試的效果，分析其原因，主要是因?yàn)槭称反鼉?nèi)的空氣會(huì)影響超聲波頻率，從而導(dǎo)致超聲波結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化。

4.2.3 在乳狀液體的應(yīng)用

乳狀液體是不透明的食物，例如牛奶等食品，多數(shù)乳狀液體借助光學(xué)儀器檢測(cè)期間很難觀察到顆粒的狀況，因此，如果用超聲波技術(shù)來檢測(cè)層狀顆粒是否結(jié)塊的情況，就很難下結(jié)論，因?yàn)樵谶@種情況下很難檢測(cè)到乳狀液體具體情況，但可以通過超聲波Wave技術(shù)快速有效地解決此類問題。一旦乳狀液體出現(xiàn)結(jié)塊的情況就會(huì)影響人們食用的心理情緒，這種現(xiàn)象通常被消費(fèi)者視為產(chǎn)品質(zhì)量問題，所以生產(chǎn)者為了避免乳狀液體出現(xiàn)結(jié)塊的情況，總是試圖通過檢測(cè)的方式分析結(jié)塊的原因，并針對(duì)引起乳狀液體結(jié)塊的原因提出相應(yīng)解決方案。超聲波技術(shù)在乳狀液體檢測(cè)中可以有效提高樣品掃描效率和速度，這種技術(shù)應(yīng)用操作比較簡(jiǎn)單、快捷，并不會(huì)影響食物本身。

4.2.4 在乳制食品中應(yīng)用

乳制食品是人們生活中常見的食品種類之一，常見的乳制食品為奶酪，也是大多數(shù)人喜歡的食物，可以為人們提供基本的營(yíng)養(yǎng)。目前，由于我國(guó)上市食物上有很多種類型，因此，為了確保食物的安全性，相關(guān)技術(shù)人員有必要通過超聲波技術(shù)加強(qiáng)對(duì)乳制食品的研究，奶酪主要由牛奶及其他物質(zhì)所構(gòu)成，具有豐富的奶味，一旦乳制食品開封時(shí)間過長(zhǎng)就會(huì)出現(xiàn)變硬的情況，影響食物本身的味道。

4.2.5 在飲料與酒的應(yīng)用

超聲波技術(shù)用于食品性能的檢測(cè)和改進(jìn)方面非常有效，超聲波技術(shù)的應(yīng)用成本低廉，且整體檢測(cè)的速度極快，檢測(cè)結(jié)果也較為準(zhǔn)確。隨著我國(guó)現(xiàn)代食品種類的不斷增加，人們所食用的食品越來越多樣化，因此為了確保食品的安全性，可以使用超聲波技術(shù)檢測(cè)各種類型食物。通常情況下，飲料或酒精的主要成分是液體，在超聲波技術(shù)檢測(cè)期間發(fā)現(xiàn)雖然其液體成分主要是以水的形式而存在，但所產(chǎn)生的溶質(zhì)卻有著不同特性，這些不同特性對(duì)飲料與酒精的物理性質(zhì)有很大的影響，因此，通過對(duì)不同的飲料和酒精測(cè)試后可以發(fā)現(xiàn)，其測(cè)試結(jié)果會(huì)有很大的不同，超聲波技術(shù)在頻率選擇中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇[7]。

5 結(jié)語

超聲波技術(shù)由于自身具備低成本、方便高效、操作簡(jiǎn)便等許多優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域中，被用于各種物質(zhì)的檢測(cè)。而隨著超聲波技術(shù)的不斷發(fā)展，在食品領(lǐng)域應(yīng)用中能夠起到較佳的效果，因此，本文將超聲波技術(shù)應(yīng)用于食品檢驗(yàn)領(lǐng)域中，旨在分析不同食品蘊(yùn)含的不同性質(zhì)，在對(duì)不同食品檢測(cè)期間可以應(yīng)用不同的檢測(cè)技術(shù)，目前來說，超聲波技術(shù)主要包括無損檢測(cè)技術(shù)、超聲提取技術(shù)和超聲結(jié)晶控制技術(shù)，以上所有技術(shù)類型均可以準(zhǔn)確檢測(cè)出食品的構(gòu)成。將超聲波技術(shù)應(yīng)用于食品檢驗(yàn)領(lǐng)域中，能夠最大程度實(shí)現(xiàn)對(duì)食品安全的保護(hù)，同時(shí)促進(jìn)食品生產(chǎn)行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。