摘 要：隨著消費(fèi)者對食品質(zhì)量和安全性要求的提高，生鮮品質(zhì)檢測變得尤為關(guān)鍵。無損檢測技術(shù)因其非破壞性、高效性和準(zhǔn)確性，在此領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。本文探討基于無損檢測的生鮮品質(zhì)檢測方法，為生鮮產(chǎn)業(yè)提供有力支持。

關(guān)鍵詞：無損檢測；生鮮品質(zhì)；檢測方法

Discussion on Methods of Fresh Quality Detection Based on Non Destructive Testing

MENG Li1， JIA Caiyun1*， XIE Cuiyue2

（1.Liaocheng Institute of Product Quality Supervision and Inspection， Liaocheng 252000， China;

2.Liaocheng Hydrology Center， Liaocheng 252000， China）

Abstract： With the improvement of consumers’ requirements for food quality and safety， fresh quality inspection has become particularly critical. Non destructive testing technology shows great potential in this field because of its non-destructive， high efficiency and accuracy. This paper discusses the fresh quality detection method based on non destructive testing， which can provide strong support for the fresh industry.

Keywords： non destructive testing; fresh quality; detection method

生鮮食品作為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾M成部分，其品質(zhì)直接關(guān)系到消費(fèi)者的健康和安全。傳統(tǒng)的生鮮品質(zhì)檢測方法往往具有破壞性，不僅浪費(fèi)資源，還可能影響食品的銷售和使用。無損檢測技術(shù)的引入為生鮮品質(zhì)檢測帶來了新的契機(jī)。本文旨在探討基于無損檢測的生鮮品質(zhì)檢測方法，以期為生鮮食品的品質(zhì)控制提供科學(xué)的依據(jù)和技術(shù)支持。

1 無損檢測技術(shù)概述

無損檢測技術(shù)是一種在不損害被檢測物體的前提下，利用物理、化學(xué)或光學(xué)原理，結(jié)合先進(jìn)儀器進(jìn)行缺陷檢測、化學(xué)分析及物理參數(shù)測量的技術(shù)[1]。它主要包括光學(xué)法、聲學(xué)法、力學(xué)法和X射線法等。近年來，無損檢測技術(shù)在食品檢測領(lǐng)域展現(xiàn)出重要作用，有助于提高生產(chǎn)效率，預(yù)防產(chǎn)品失效和安全事故。

2 基于無損檢測的生鮮品質(zhì)檢測方法

2.1 光學(xué)檢測法

光學(xué)檢測法通過測量生鮮食品對光的吸收、透射、反射等特性來評估其品質(zhì)。在檢測前要進(jìn)行樣品的選擇，根據(jù)檢測需求，從同一批次或不同批次的生鮮食品中隨機(jī)選取能夠反映整批食品品質(zhì)狀況的、具有代表性的樣品。

2.1.1 預(yù)處理

對于生鮮水果，表面有泥土、水分或雜質(zhì)的，要進(jìn)行清洗、擦干的食品，需保證光譜采集的準(zhǔn)確性。將預(yù)處理后的樣品放置在光譜儀的檢測臺上，讓樣品表面平整且與檢測器的距離和角度一致，以減少測量誤差。

2.1.2 光譜采集

根據(jù)待測食品的特性，設(shè)置光譜儀的參數(shù)，包括波長范圍、分辨率、掃描次數(shù)等。生鮮類食品設(shè)置可見光波長為400～700 nm，近紅外波長為700～2 500 nm。光譜儀發(fā)出連續(xù)或離散的光譜照射在樣品表面。樣品對光進(jìn)行吸收、反射或透射后，光譜儀接收這些光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行記錄。為了提高測量的準(zhǔn)確性和可靠性，需要對每個樣品進(jìn)行多次測量，并取平均值作為最終結(jié)果。

2.1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

對采集到的原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲去除、基線校正、光譜平滑等預(yù)處理，以提高光譜數(shù)據(jù)的質(zhì)量。從預(yù)處理后的光譜數(shù)據(jù)中提取與生鮮品質(zhì)相關(guān)的特征波長或特征區(qū)域。這些特征通常與食品中的化學(xué)成分、物理狀態(tài)等密切相關(guān)。利用已知品質(zhì)參數(shù)的樣品光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法（如偏最小二乘法PLS、支持向量機(jī)SVM等），建立光譜數(shù)據(jù)與品質(zhì)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型。將待測樣品的光譜數(shù)據(jù)輸入已建立的模型中，預(yù)測其品質(zhì)參數(shù)，如成熟度、糖度、新鮮度等。

2.1.4 結(jié)果判斷與報(bào)告

根據(jù)模型預(yù)測的結(jié)果，判斷待測樣品的品質(zhì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)或預(yù)期要求。通過設(shè)定一定的閾值或范圍來判定樣品的品質(zhì)等級。將檢測結(jié)果整理成報(bào)告，包括樣品的基本信息、檢測時(shí)間、檢測人員、檢測儀器和品質(zhì)參數(shù)預(yù)測值等內(nèi)容。報(bào)告應(yīng)清晰明了，便于后續(xù)的質(zhì)量控制和追溯。

2.2 聲學(xué)檢測法

聲學(xué)檢測法的原理是通過測量聲波在食品中的傳播特性，如速度、衰減和反射等來評估食品的品質(zhì)。聲波在食品中的傳播特性與食品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、脂肪含量和嫩度等密切相關(guān)[2]。聲學(xué)檢測過程如下。①準(zhǔn)備耦合劑（如水或凝膠），使超聲波能夠有效地從探頭傳遞到食品樣品中。檢測生鮮食品時(shí)，要將樣品切割成適當(dāng)?shù)男螤詈痛笮。缇匦?、圓形或橢圓形[3]。這些形狀可以減少超聲波在樣品中的散射和衍射，能夠提高檢測的準(zhǔn)確性。②將耦合劑涂抹在超聲波探頭的表面和樣品的接觸面上。將探頭放置在樣品上，并確保其與樣品表面緊密接觸。啟動超聲波檢測儀器，開始測量超聲波在樣品中的傳播特性。記錄并分析超聲波的傳播速度、衰減情況以及反射信號等參數(shù)。③根據(jù)超聲波的傳播特性，可以推斷出樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、脂肪含量和嫩度等信息。通過與已知品質(zhì)參數(shù)的樣品進(jìn)行比較，可以建立超聲波參數(shù)與食品品質(zhì)之間的關(guān)系模型。利用該模型，可以對未知品質(zhì)的樣品進(jìn)行預(yù)測和分類。

2.3 力學(xué)檢測法

力學(xué)檢測法是通過測量食品在受到外力作用時(shí)的振動、應(yīng)力或應(yīng)變等響應(yīng)特性來評估食品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、硬度、彈性及成熟度等品質(zhì)指標(biāo)。力學(xué)檢測法中的敲擊振動檢測法是一種基于機(jī)械振動與生鮮食品相互作用原理的無損檢測技術(shù)。通過敲擊裝置在樣品上產(chǎn)生敲擊振動，并利用振動檢測儀器測量樣品對敲擊振動的響應(yīng)，包括振動頻率、振幅和衰減等參數(shù)，用來評估樣品的硬度和成熟度等品質(zhì)指標(biāo)。敲擊振動檢測法的過程如下。①選擇合適的敲擊振動檢測儀器，準(zhǔn)備敲擊裝置，如小錘子或振動器，用于在樣品上產(chǎn)生敲擊振動。②選取待檢測的生鮮食品樣品，特別是水果等需要評估硬度和成熟度的食品，放置在穩(wěn)定的支撐面上。③使用敲擊裝置在樣品的特定部位產(chǎn)生敲擊振動。通過振動檢測儀器測量樣品對敲擊振動的響應(yīng)，包括振動頻率、振幅和衰減等參數(shù)，記錄并分析這些振動參數(shù)，以評估樣品的硬度和成熟度。④根據(jù)樣品的振動響應(yīng)，可以推斷出其硬度和成熟度等品質(zhì)指標(biāo)。通過與已知品質(zhì)參數(shù)的樣品進(jìn)行比較，可以建立振動參數(shù)與食品品質(zhì)之間的關(guān)系模型。利用該模型，可以對未知品質(zhì)的樣品進(jìn)行預(yù)測和分類。

2.4 X射線檢測法

X射線檢測法的原理主要是利用X射線的高穿透性。當(dāng)X射線穿透生鮮食品時(shí)，會與食品內(nèi)部的物質(zhì)發(fā)生相互作用，導(dǎo)致X射線強(qiáng)度的衰減。這種衰減的差異取決于食品內(nèi)部的物質(zhì)組成、密度和厚度等因素。通過分析X射線穿透樣品后的強(qiáng)度衰減數(shù)據(jù)，能夠檢測食品內(nèi)部的缺陷、異物或密度異常，從而評估樣品的品質(zhì)[4]。該方法在檢測食品中的金屬異物、骨頭碎片及密度異常方面具有顯著優(yōu)勢。然而，由于其具有輻射性，應(yīng)用時(shí)需嚴(yán)格遵守輻射安全規(guī)定，控制輻射劑量，確保食品安全和檢測人員健康。使用該方法前需對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，設(shè)置合適的輻射劑量和曝光時(shí)間。在檢測時(shí)，需觀察X射線穿透樣品后的圖像，記錄并分析強(qiáng)度衰減數(shù)據(jù)，以評估樣品內(nèi)部品質(zhì)[5]。根據(jù)圖像和數(shù)據(jù)判斷樣品是否存在缺陷或異物，進(jìn)而判定樣品是否符合品質(zhì)要求。

3 無損檢測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.1 優(yōu)點(diǎn)分析

3.1.1 非破壞性

無損檢測技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)在于非破壞性。傳統(tǒng)的檢測方法往往需要對食品進(jìn)行切割、取樣等處理，這無疑會破壞食品的完整性，影響其價(jià)值。而無損檢測技術(shù)則能夠在不破壞食品的前提下，對其進(jìn)行全面的品質(zhì)評估，從而保證了食品的完整性。

3.1.2 高效性

無損檢測技術(shù)具有高效性。傳統(tǒng)的檢測方法通常需要較長的檢測時(shí)間，而無損檢測技術(shù)則能夠在短時(shí)間內(nèi)對食品進(jìn)行檢測，大大提高了檢測效率。這對于生鮮食品來說尤為重要，因?yàn)樯r食品的品質(zhì)往往與時(shí)間密切相關(guān)，高效的檢測能夠確保食品在最佳時(shí)間內(nèi)得到評估和處理。

3.1.3 準(zhǔn)確性

無損檢測技術(shù)的準(zhǔn)確性也是其顯著優(yōu)點(diǎn)之一。通過先進(jìn)的傳感器和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，無損檢測技術(shù)能夠準(zhǔn)確地獲取食品的品質(zhì)信息，如新鮮度、成分含量等。這為生鮮食品的品質(zhì)評估提供了有力的依據(jù)，有助于確保食品的安全和質(zhì)量。

3.2 局限性分析

3.2.1 設(shè)備成本較高

無損檢測技術(shù)的設(shè)備成本較高，這在一定程度上限制了其廣泛應(yīng)用。特別是對于一些小型企業(yè)或個體經(jīng)營者來說，高昂的設(shè)備成本可能成為他們采用無損檢測技術(shù)的障礙。

3.2.2 操作復(fù)雜度較高

無損檢測技術(shù)的操作復(fù)雜度較高，需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作和分析。這對于一些缺乏技術(shù)支持的企業(yè)或個體來說可能是一個挑戰(zhàn)。

3.2.3 檢測結(jié)果可能受到樣品表面狀態(tài)等因素的影響

無損檢測技術(shù)的檢測結(jié)果可能受到樣品表面狀態(tài)等因素的影響。例如，樣品表面的污漬、劃痕等可能會影響傳感器的測量精度，從而影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在進(jìn)行無損檢測前，需要對樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 無損檢測技術(shù)在生鮮品質(zhì)檢測中的發(fā)展趨勢

4.1 更高精度

隨著傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和人工智能算法的不斷進(jìn)步，無損檢測技術(shù)的精度將得到顯著提升。新型傳感器的研發(fā)和應(yīng)用將使得檢測信號更加敏感和準(zhǔn)確，能夠捕捉到更細(xì)微的品質(zhì)變化。同時(shí)，先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法將對檢測信號進(jìn)行深度分析，提取出更多有用的品質(zhì)信息，從而提高檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，通過結(jié)合光譜技術(shù)、圖像識別技術(shù)和深度學(xué)習(xí)算法，可以實(shí)現(xiàn)對生鮮食品中微量成分和微小缺陷的高精度檢測。

4.2 更快速度

未來，無損檢測設(shè)備將朝著小型化、便攜化和集成化的方向發(fā)展，使得檢測過程更加快速高效。同時(shí)，自動化和智能化技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步提高檢測速度，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測。例如，自動化檢測流水線將能夠自動完成樣品的上料、檢測和數(shù)據(jù)處理等全過程，大大提高檢測效率。

4.3 更低成本

雖然無損檢測技術(shù)的設(shè)備成本較高，但隨著技術(shù)的成熟和規(guī)模化生產(chǎn)的應(yīng)用，其成本有望逐漸降低。此外，新型材料和制造工藝的研發(fā)也將有助于降低設(shè)備成本。同時(shí)，通過優(yōu)化檢測流程和減少人工干預(yù)，可以降低檢測過程中的運(yùn)營成本。未來，無損檢測技術(shù)將更加普及和親民，能夠被更多企業(yè)和消費(fèi)者所接受。

5 結(jié)語

無損檢測技術(shù)以非破壞性方式，高效、精確、實(shí)時(shí)地檢測食品，為食品安全與質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)保障。盡管當(dāng)前該技術(shù)面臨設(shè)備成本高、操作復(fù)雜及檢測結(jié)果易受樣品表面影響等問題，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些難題將會被克服。傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和人工智能的融合將推動無損檢測技術(shù)向更精準(zhǔn)、快速、智能且低成本方向發(fā)展，進(jìn)而提升產(chǎn)品質(zhì)量。

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作者簡介：孟麗（1980—），女，山東聊城人，碩士，工程師。研究方向：食品安全檢測。

通信作者：賈彩云（1989—），女，山東聊城人，碩士，工程師。研究方向：食品安全檢測。E-mail： 745675076@qq.com。