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如何正确使用光谱成像技术进行食品检测

如何正确使用光谱成像技术进行食品检测

现代社会中人们对于食品安全和质量控制问题高度关注,相关领域也展开了深入探索,寻求最为高效、具有广泛推广可行性的食品检测技术,强化食品安全与质量把控。其中,光谱成像技术具有独特的优势,如高光谱成像、拉曼光谱、近红外光谱、红外光谱等几种常见的光谱检测技术,在食品检测中各有特点。在此基础上,结合光谱成像技术检测猪肉和牛肉的实际案例分析,探究光谱成像技术在食品检测中的实际运用效果,为广大人民群众提供高品质的食品。

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传统食品检测过程中,更多地依赖人力,这就对食品检测人员的专业技能和实践经验要求较高,且相应的食品样本检测工序繁琐,检测失误的风险较高。光谱成像技术则不同,其是一种非接触性的食品检测方式,不仅能够避免食品样本被破坏的风险,还能够利用 200-2500nm 波段光源快速地获得精准的食品检测结果。

 

1 食品检测中光谱成像技术的应用

在食品检测过程中,光谱成像技术具有操作简单、成本低廉、检测准确率高的特点,具有极高的应用推广价值。

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1.1 高光谱成像检测技术

高光谱成像检测技术是立足于多光谱成像基础上的,在200-2500nm 的光谱信息范围内,能够实现对目标的连续性成像处理,不仅能够获得目的空间特征,还能够获得目标的光谱信息,且具有较高的信息识别度。高光谱成像检测技术应用在食品领域,检测人员能根据其光谱信息的差别,按照“同物同谱”的原理识别不同的物质。在实际的食品检测应用中,高光谱成像检测技术能够快速检测食品外观破损、颜色等,剔除不合格的食品。同时,高光谱成像检测技术还能够快速检测出食品中的农药、病虫害、成分等信息,针对肉类食品中的 pH 值、落菌数、污染物等进行有效检测,从而对食品进行安全鉴定和品质分级。另外,高光谱成像检测技术在一些食品品质分级上有独特优势。例如茶叶,高光谱成像检测技术能够检测出茶叶中的水分含量,从而分辨出茶叶的年份。

 

1.2 拉曼光谱检测技术

与之前食品安全领域常用的气相色谱法等检测技术相较,拉曼光谱检测技术不仅保留了高灵敏性和检测准确性优势,还解决了气相色谱检测方法成本高、耗时多、现场检测环境要求高等问题。拉曼光谱检测技术能够实现快速现场检测,且该技术适用于多个检测环境。便携式拉曼光谱检测仪器以体积小、质量轻成为了食品巡检的最佳选择,能够轻松完成食品检测任务。拉曼光谱检测技术在食品领域的应用,能够在分子水平上获取丰富的食品样本物质结构信息。拉曼光谱检测技术能够实现定性定量分析,且所需的样本量极少,有利于减少资源浪费,也无需进行样本预处理,操作简单方便。但值得注意的是,拉曼光谱检测技术在应用中会受荧光效应的影响,在一定程度上会影响食品检测结果准确性。

 

1.3 近红外光谱检测技术

近红外光谱检测技术作为一种快速高效的无损检测技术,无需利用化学试剂,不仅能够实现实验室检测,也能够适应现场离线检测分析,在食品检测中有较高的推广价值。近红外光谱检测仪器的操作简便,对使用者要求较低,只需进行简单的操作训练就能够熟练使用,从而确定食品的物质特征,如水分含量、蛋白质、脂肪、纤维及碳水化合物等营养成分。例如,现代生活中年轻人对干制零食的需求日益增加,如苹果干、柠檬干、菠萝干等,一些商家为了提高产品销量,会在上面涂抹色素粉等改善产品外观。利用近红外光谱检测技术,能够检测出水果干的水分、蛋白质、纤维等成分,以区分食品品质,剔除不合格产品,保障食品安全。

 

1.4 红外光谱检测技术

在红外光谱检测技术应用中,红外光谱会被物质分子选择性地吸收,实现物质分子的跃迁而激发变化,形成红外吸收光谱。在红外光谱中,通过分析红外辐射的通过率、吸光度等指标,进而分析物质分子的定性定量性质。通过红外光谱检测技术,能够利用红外辐射分析样本物质分子吸收状况,以确定食品是否变质。例如,用红外光谱检测技术检测乳制品时,检测人员可进入车间现场操作,无需预处理,直接检测样品,获得样本成分信息,如脂肪、蛋白质含量规格,防止发生产品品质问题。经过基础培训的检测人员就能进行该操作,且检测效率高,耗时大约为60秒,成本低。

 

2 以光谱成像技术检测猪肉和牛肉案例分析 

肉类及肉制品是高营养价值的食品,也是人民生活必不可少的蛋白质类食物,肉类食品安全也成为了食品检测的重点。随着人们追求高品质生活,对于肉类的品质要求不仅仅停留在统一标准,而是追求更高的品质。因此,出于市场公平的考虑,寻求有效手段对肉类进行品质分级十分必要。如上所述,光谱成像技术作为一种无损检测方法,对于肉类品质的鉴定和检测也有明显优势。一方面,光谱成像技术能够对肉类食品的外部属性,如颜色、形状、纹理等特征进行成像分析。另一方面,通过高光谱成像技术能够获取肉类食品的物质光谱信息,对肉类品质进行进一步甄别。以检测猪肉和牛肉为例,针对市场上一些不法商家将猪肉、牛肉混卖的现象,利用高光谱成像技术,对猪肉、牛肉的样本在 440-700nm 的可见光谱上提取信息,构建空间信息模型,分析样本成分信息。通过样本光谱曲线结果分析,发现猪肉样本的反射光谱强度较高,而牛肉光谱强度则呈现出相对较低的水平,从而能够有效识别猪肉和牛肉。因此,在检测猪肉和牛肉过程中,利用高光谱成像仪器能够有效进行质量识别和分级,并具有操作简单、使用成本低的特点。


总之,全球化进程的持续推进以及国际贸易的快速增长,很大程度上改变了食品行业的格局。但是国际食品供应链追踪太过复杂,难以有效把控食品安全和质量。光谱成像技术不仅能够高效地检测出食品问题,还能够减少人工识别的失误,具有较高的推广价值。与传统食品检测方法相较,光谱成像技术运用化学计量学原理,精确地提取食品的光谱信息,准确地检测微生物状况,且对食品本身的安全和质量没有损坏,具有广泛推广的可行性。虽然光谱成像技术还有一些应用限制,但随着技术进步和探索,光谱成像技术在食品检测上的应用未来具有广阔的前景。

 

 

 

 


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