超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

賈一凡，孟 哲，宋亞娟

（唐山市食品藥品綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，河北唐山 063000）

如今，各大食品生產(chǎn)加工企業(yè)為了迎合市場(chǎng)需求，研發(fā)和生產(chǎn)了各種新型食品，但這些食品的質(zhì)量卻參差不齊。食品安全事件頻發(fā)對(duì)人們的身體健康造成影響，也使社會(huì)更廣泛地關(guān)注食品安全問題。加強(qiáng)食品檢測(cè)是保障食品安全的主要手段，隨著超聲波技術(shù)的出現(xiàn)，食品安全檢測(cè)工作有了新的思路。

1 開展食品檢測(cè)的意義

食品檢測(cè)是指食品在進(jìn)入市場(chǎng)售賣前對(duì)其進(jìn)行安全問題檢測(cè)，如食品是否變質(zhì)、添加物是否符合國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)等，都屬于食品檢測(cè)工作的內(nèi)容。雖然我國(guó)目前針對(duì)食品安全已經(jīng)做出了重點(diǎn)整治，但當(dāng)下的食品安全問題仍舊非常突出，因此積極地應(yīng)用超聲波技術(shù)提高食品檢測(cè)效率是非常有必要的[1]。

2 超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

超聲波是指振動(dòng)頻率超過20 000 Hz的聲波。超聲波具有振動(dòng)頻率高、速度快的特點(diǎn)，可在固體和液體中快速傳播，在食品檢測(cè)中有比較好的應(yīng)用。正是由于超聲波這些特征，檢測(cè)人員可利用該技術(shù)探查食品內(nèi)部的情況，在保障食品安全方面有著積極的作用。但超聲波在傳播過程中也會(huì)受到一些外界因素的影響，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差，因此在利用超聲波技術(shù)時(shí)，必須做好精細(xì)化管理，規(guī)避一系列可能產(chǎn)生影響的因素，以更好地發(fā)揮超聲波技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

2.1 無損檢測(cè)技術(shù)

傳統(tǒng)的食品檢測(cè)技術(shù)是在采樣后使用物理檢測(cè)技術(shù)或化學(xué)檢測(cè)技術(shù)對(duì)樣品中的成分進(jìn)行檢測(cè)，這種檢測(cè)方式比較復(fù)雜，等待時(shí)間較長(zhǎng)，非常依賴高科技的檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)成本比較高，且無法對(duì)食品生產(chǎn)加工中的每個(gè)過程進(jìn)行有效地檢測(cè)，無法實(shí)現(xiàn)全過程檢測(cè)和無損檢測(cè)的目的。而超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)對(duì)食品進(jìn)行無損檢測(cè)，但僅限于高濃度的食品和不透光材料，在其他類型的食品檢測(cè)上，其應(yīng)用效果還不夠好。超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用主要是通過聲特性和產(chǎn)品特性實(shí)現(xiàn)，如可詳細(xì)地了解儲(chǔ)存在封閉環(huán)境內(nèi)的蔬菜水分含量、結(jié)構(gòu)變化等[2]。

2.2 超聲波提取

傳統(tǒng)食品檢測(cè)中需使用一些溶劑來提取樣品中的有效成分，這期間需不斷地?cái)嚢璐龠M(jìn)有效成分溶解，而超聲波技術(shù)的應(yīng)用能極大程度地簡(jiǎn)化食品檢測(cè)流程，縮短有效成分的提取時(shí)間，即便是在低溫或高溫的環(huán)境中，依舊可快速地完成檢測(cè)，還可有效地避免溫度變化導(dǎo)致的食品變質(zhì)。目前我國(guó)超聲波檢測(cè)技術(shù)在蔗糖檢測(cè)、多糖成分檢測(cè)等方面有著非常廣泛的應(yīng)用。在對(duì)不同物質(zhì)特性的食品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要改變超聲波的震動(dòng)頻率，針對(duì)非活性物質(zhì)，還需增加聲音功率；針對(duì)活性物質(zhì)，還需在特定的環(huán)境中，使用較低的聲音震動(dòng)頻率，這樣不會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部性質(zhì)改變，使提取出來的物質(zhì)滿足活性要求。

2.3 結(jié)晶控制

①超聲波具有的高能特性會(huì)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的結(jié)晶核形成造成影響，這是因?yàn)槌暡ㄓ幸欢ǖ亩ㄏ蛐?yīng)，一些處于臨界核狀態(tài)的物質(zhì)在超聲波的影響下會(huì)加速核心形成。②超聲波還可控制物質(zhì)結(jié)晶的速度，讓結(jié)晶能勻速形成，避免早期形成的結(jié)晶出現(xiàn)污染。超聲波所具有的這一優(yōu)勢(shì)對(duì)于食品檢測(cè)來說意義巨大，其從根本上改變了食品的特性，在巧克力、冰激凌等食品檢測(cè)方面有非常好的應(yīng)用效果。③超聲波技術(shù)能保障速凍食品結(jié)晶過程的完整性。食品在凍結(jié)時(shí)，超聲波會(huì)對(duì)其凍結(jié)過程產(chǎn)生影響，可在促進(jìn)結(jié)晶的基礎(chǔ)上保障細(xì)胞組織的完整性，避免食品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，不會(huì)對(duì)食品的質(zhì)量造成影響[3]。

2.4 超聲波干燥

以往檢測(cè)人員在對(duì)食品進(jìn)行干燥時(shí)采用的干燥技術(shù)主要是依靠高溫實(shí)現(xiàn)，但很多食品在高溫環(huán)境中容易出現(xiàn)變質(zhì)的問題。應(yīng)用超聲波技術(shù)所具備的干燥作用，能有效降低食品中的水分含量，且超聲波技術(shù)的干燥作用不會(huì)使食品本身的溫度變高，不會(huì)導(dǎo)致食品變質(zhì)。超聲波干燥常與熱風(fēng)干燥聯(lián)合使用，能迅速帶走食物內(nèi)部的水分，大大地提高了食品干燥的效率。例如，在55 ℃的環(huán)境中對(duì)胡蘿卜進(jìn)行干燥處理時(shí)，要求將胡蘿卜干燥到其本身重量的10%，利用傳統(tǒng)干燥技術(shù)需要2 h，而利用超聲波技術(shù)的干燥作用僅需50 min即可完成目標(biāo)。

2.5 滅菌作用

超聲波由于其特有的理化性質(zhì)以及空化作用，可對(duì)細(xì)胞的細(xì)胞壁以及細(xì)胞液產(chǎn)生影響，形成微射流以及局部高溫高壓，能夠起到很好的滅菌效果。此外，超聲波由于其高頻振動(dòng)的特點(diǎn)，可快速殺死細(xì)菌，不需要額外使用化學(xué)殺菌劑，不會(huì)對(duì)人體健康造成影響。目前我國(guó)大多數(shù)食品生產(chǎn)加工企業(yè)在對(duì)食品進(jìn)行消毒滅菌時(shí)，使用特定的消毒液，即便是經(jīng)過反復(fù)清洗，仍舊不可避免地會(huì)有少量藥物殘留，對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。而利用超聲波技術(shù)對(duì)食品進(jìn)行消毒殺菌，不僅可得到預(yù)期的滅菌效果，還不會(huì)給人體造成健康威脅。將超聲波技術(shù)與壓力技術(shù)、熱處理技術(shù)等結(jié)合起來使用，還可起到更好的滅菌效果。例如，熱超聲波是一種聯(lián)合超聲波技術(shù)與熱能而研發(fā)出的新技術(shù)，可有效殺滅多種細(xì)菌生物，如大腸桿菌、沙門氏菌等。

3 超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用

超聲波技術(shù)是一種先進(jìn)的技術(shù)，其在醫(yī)學(xué)、食品檢測(cè)、建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。在食品質(zhì)量檢測(cè)中，嚴(yán)格地按照使用程序?qū)ζ溥M(jìn)行合理的應(yīng)用，可充分地發(fā)揮出其具有的優(yōu)勢(shì)，并提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，切實(shí)保障人們的食品安全[4]。

3.1 在肉類食品檢測(cè)中的應(yīng)用

肉類富含豐富的蛋白質(zhì)，能滿足人體日常營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求，相關(guān)部門要積極地引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)對(duì)肉類食品進(jìn)行更嚴(yán)格的檢測(cè)，以更大程度地提升肉類食品的質(zhì)量。鑒于超聲波獨(dú)有的物理特征，利用超聲波技術(shù)對(duì)肉類進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，超聲波可穿過肉類，導(dǎo)致其中一些蛋白纖維遭到破壞，形成液體物質(zhì)，使肉質(zhì)纖維發(fā)生粘連，能有效地提升肉類的強(qiáng)度。目前，超聲波技術(shù)可精確地檢測(cè)出肥肉和瘦肉之間的結(jié)構(gòu)差異，判斷肉類的厚度，除了在豬肉檢測(cè)方面有廣泛的應(yīng)用外，近年來，越來越多的檢測(cè)人員也將超聲波技術(shù)應(yīng)用到了其他肉類食品的檢測(cè)中，且效果良好。

3.2 在充氣食品檢測(cè)中的應(yīng)用

在很多食品包裝中都采用充氣包裝，如市面上常見的薯片、餅干等，為了避免其在運(yùn)輸過程中受到擠壓，會(huì)在包裝中灌入大量氮?dú)?，而這些氮?dú)鈺?huì)對(duì)超聲波檢測(cè)的準(zhǔn)確性造成影響。在對(duì)充氣食品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，如果出現(xiàn)操作失誤，讓空氣中的氣泡對(duì)超聲波的傳播造成干擾就會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)誤差，因此在利用超聲波技術(shù)對(duì)充氣食品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，一定要細(xì)致地對(duì)每一個(gè)操作步驟進(jìn)行規(guī)范化處理。

3.3 在乳制品檢測(cè)中的應(yīng)用

乳制品中含有的乳液狀粒子具有非常好的散光性質(zhì)，可使乳制品呈現(xiàn)出不透光、渾濁的狀態(tài)。例如，牛奶在正常狀態(tài)下是不透光的，且由于其粒子的分散體積比較大，檢測(cè)人員如果直接使用顯微鏡對(duì)牛奶進(jìn)行檢測(cè)，不能清晰地觀察到其分子粒子結(jié)構(gòu)的變化情況。此時(shí)，就需要借助超聲波技術(shù)快速地檢測(cè)出包裝內(nèi)牛奶的性質(zhì)結(jié)構(gòu)，判斷其是否出現(xiàn)質(zhì)量問題，極大程度地提升對(duì)乳制品質(zhì)量的檢測(cè)效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳制品質(zhì)量安全控制監(jiān)督的目的。

3.4 在飲品檢測(cè)中的應(yīng)用

飲品多是由水和其他物質(zhì)混合而成，由于溶質(zhì)不同其物理性質(zhì)也不同，在發(fā)生混合時(shí)會(huì)產(chǎn)生新的物理性質(zhì)，如將兩種不同密度的液體進(jìn)行混合后，產(chǎn)生的新液體的密度必定會(huì)發(fā)生變化。超聲波在不同液體中的傳播速度不同，利用超聲波的此特性就可對(duì)不同的飲品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，判斷出不同飲品的種類[5]。

3.5 在果蔬食品中的應(yīng)用

蔬菜水果中含有大量水分，在正常環(huán)境中的儲(chǔ)存時(shí)間比較短，非常容易腐爛，可利用超聲波技術(shù)準(zhǔn)確掌握蔬菜水果的品質(zhì)。蔬菜水果內(nèi)部的細(xì)胞間存在空穴的結(jié)構(gòu)，超聲波會(huì)在空穴結(jié)構(gòu)中發(fā)生諧振效應(yīng)，對(duì)其進(jìn)行分析后就可判斷出蔬菜水果的成熟度。蔬菜水果在儲(chǔ)存的過程中其內(nèi)部的水分會(huì)發(fā)生變化，通過超聲波技術(shù)對(duì)其水分變化等情況進(jìn)行檢測(cè)，能準(zhǔn)確地掌握蔬菜水果是否有腐爛的情況。

4 超聲波技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)化策略

4.1 技術(shù)創(chuàng)新融合發(fā)展

要讓超聲波技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在食品檢測(cè)中得到充分地發(fā)揮，必須積極地引入信息化技術(shù)，使其與檢測(cè)工作相融合，有利于促進(jìn)食品檢測(cè)流程的簡(jiǎn)化。相關(guān)部門要結(jié)合實(shí)際工作情況對(duì)信息技術(shù)與超聲波技術(shù)進(jìn)行融合創(chuàng)新，且明確相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用范圍和標(biāo)準(zhǔn)，要求相關(guān)檢測(cè)人員嚴(yán)格地按照流程和要求開展檢測(cè)工作，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步優(yōu)化工作流程，促進(jìn)我國(guó)食品檢測(cè)工作能更好地發(fā)展。

4.2 健全食品檢測(cè)相關(guān)管理機(jī)制

相關(guān)部門必須通過健全食品檢測(cè)管理機(jī)制提高食品質(zhì)量檢測(cè)工作的水平。要對(duì)食品檢測(cè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，提升其專業(yè)知識(shí)的掌握情況，提高其檢測(cè)能力，且培訓(xùn)其正確地使用超聲波技術(shù)開展食品檢測(cè)工作。檢測(cè)人員必須充分了解超聲波技術(shù)，同時(shí)掌握不同類型食品的性質(zhì)特點(diǎn)，合理應(yīng)用超聲波技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，才能達(dá)到更好的檢測(cè)效果。例如，在對(duì)蔬菜進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，需要結(jié)合蔬菜的采摘地點(diǎn)、時(shí)間等情況，對(duì)檢測(cè)過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)地記錄，以此來保證檢測(cè)過程的規(guī)范性。

4.3 完善相關(guān)法律法規(guī)

為了保障食品市場(chǎng)以及消費(fèi)者的安全，國(guó)家需完善相關(guān)法律法規(guī)，督促相關(guān)部門加強(qiáng)食品安全檢測(cè)的力度，且嚴(yán)格規(guī)范食品生產(chǎn)加工企業(yè)的各項(xiàng)工作，督促檢查人員依照法律法規(guī)開展檢測(cè)工作。對(duì)于發(fā)展落后、檢測(cè)水平較差的偏遠(yuǎn)地區(qū)，要專門為其設(shè)置相應(yīng)的食品質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)對(duì)這些地區(qū)食品質(zhì)量的檢測(cè)，防止質(zhì)量不合格的食品進(jìn)入市場(chǎng)。

5 結(jié)語

綜上所述，食品安全是一項(xiàng)民生問題，必須要受到社會(huì)的廣泛重視，但在食品種類以及進(jìn)口食品的數(shù)量越來越多的情況下，食品質(zhì)量問題也更加突出。為了減少食品質(zhì)量安全問題，需對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，充分利用超聲波技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能促進(jìn)食品質(zhì)量檢測(cè)工作水平的提升，不僅可保障食品質(zhì)量，還可保障人們的飲食安全。