超声波技术在食品检测中的应用

2021-07-19赵世涛房鹏祥

食品界 2021年6期

赵世涛房鹏祥

摘要：食品检测是保障我国食品安全的重要方式，超声波技术具有操作简单、适应性强、投资成本低的优势，将其应用在食品检测中，能显著提高检测准确性，缩短检测时间。本文对超声波技术进行概述，分别从无损检测、提取技术和结晶控制三方面着手，探究食品检测中超声波技术的具体应用。

关键词：超声波技术；食品检测；应用措施

随着人们生活质量的不断提升，食品质量逐渐成为人们关注的焦点，近些年食品安全问题频发，人们亟需采取有效措施对食品进行检测，保障食品安全。超声波是振动频率在20kHz以上的高频率声波，无论在固体还是液体中都有较好的传播性，超声波技术就是利用这种特性，通过与被检测物质之间的相互作用，了解被检测物的化学及物理特性，操作简单、便利高效，目前被广泛应用在食品检测中。

1. 超声波技术概述

1.1 无损检测

以往的食品检测方法是利用化学或物理方法，处理和检测采集好的样本，这种方式的检测过程较为烦琐、检测成本较高且检测数据获取时间长，无法有效监督和检测食品生产的各个环节。无损检测技术是食品检测中超声波技术的应用技术之一，是对不需要进行化学和物理破坏处理的不透明材料，利用脉冲式技术，在不破坏材料的前提下，对材料的组织、性质、结构等各方面数据进行检测，具有非破坏性、非介入性、适用性广、快速性和及时性优点。在进行无损检测时，需要从以下几点着手：一是检测材料具有不透明性特征，如苹果、香蕉等水果，以及番茄酱、芝士酱等高浓度食品；二是根据检测材料的材质、结构、含水量、含糖量等特性选择适宜的超声波减弱系数，包括声速、传播衰减系数等。

1.2 提取技术

相关研究表明，在零下50摄氏度至120摄氏度的温度范围内，食品检测有效率将有所提升，同时，也可以对因高温或者低温情况下，食物材料变质、状态改变产生的生物酶、气味、活性物质等进行有效检测，对食品最佳储存温度和环境进行探讨。采用超声波技术就是实现这一检测目标的最佳手段，不同于以往需要将检测材料的相关溶剂进行提取，且伴随搅拌等形式才能溶解出有效成分的方式，超声波技术能够减少食品检测工艺流程，压缩材料提取时间，即使处于低温环境，仍然能够高效率完成食品材料提取和检测工作，在高温环境中也是一样。目前，该项技术主要应用在生物糖苷类、多糖成分提取检测中。

1.3 结晶控制

结晶控制是指在一定程度上帮助相关辅助物质形成结晶，该项技术主要利用超声波定向效应，利用高能超声波控制食物内部结晶速度和过程，尤其是一些处于临界核状态的食品，超声波能够加速其核心的形成。同时，通过控制结晶速度，能够使得结晶过程处于均匀细致状态，保障食品内部结晶不受外界污染，具有较高商业价值。目前，该技术主要应用在巧克力、冰淇淋等冷冻食品制作，以及海鲜、冷冻肉等食品储藏中。

2. 超声波技术在食品檢测中的应用

2.1 在肉制品检测中的应用

肉制品一直是我国百姓餐桌上不可缺少的重要食品，对其进行安全检测也是一项需要重点关注的内容。超声波技术在肉制品检测中的应用主要包括食品的保鲜、储存、新产品研究等，目前还处在一个持续探索阶段。以现有研究成果来看，可以利用超声波技术中的结晶控制技术实现肉禽制品的保鲜和储存；利用超声波的物理特性，破坏肉禽制品中的肌原蛋白纤维，从中渗出一些液体将肉纤维粘连在一起，改进食品合成度，例如，午餐肉以及鱼肉、鸡肉、牛肉等多种肉类混合产品。同时，利用超声波还能够检测出肥肉和精瘦肉的区别，如厚度、脂肪含量等，经研究实践得到良好成效。

2.2 在乳状液体检测中的应用

乳状液体的水相密度一般大于油相密度，这是因为在乳状液体的粒子运动中，油相液体会位于水相液体上方，呈现上下分层现象，在市场销售中，这种分离现象往往会被认为是食物变质造成的，因此需要对食品油相含量和分布情况进行检测，有效解决该项问题。同时，部分乳状液体的粒子具有较强散光作用，会使得液体浑浊不清，以为是食品变质产生的。以牛奶为例，牛奶具有不透光性，且粒子分散体积较大，如果采用光学显微镜进行检测，难以观察到食品中相关分子粒子结构的变化，采用超声波技术，能够有效检测粒子聚集情况、分层情况、结构变化情况，检测其内部是否发生聚集沉降现象，对乳状液体变化情况和安全性进行快速安全检测。

2.3 在充气食品检测中的应用

现如今，食品生产厂商为了美化食品外包装，增加食品体积，避免挤压破碎，常常采用充气的方法进行包装。但是，气体会对超声波的正常应用产生影响，在检测过程中，一旦操作不当，就会降低超声波传播频率，从而降低食品检测结果的准确性，因此，必须做到细节化管理。目前，充气食品检测应用范围较大，有水果酒、冰淇淋、吐司面包等，在一些充氮类食品包装检测中应用范围也较为广泛。但是，氮气的物理特性也会对超声波检测造成影响，使检测结果出现偏差。

2.4 在饮品检测中的应用

饮品的主要成分是水，其主要形式是液体，同一饮品中往往含有不同溶质和密度的液体，对液体混合物物理特性造成影响，这也意味着超声波在空气和液体中传播速度会产生偏差，使检测结果发生变化，故而需要根据具体检测材料，选择合适频率进行检测，尽可能确保检测结果的准确性。此外，也可以在饮品检测中利用这种特性，区分不同液体的特征和种类，记录相关数据，制定相应参考对比值，为饮品检测提供数据支持。