如何正確使用光譜成像技術(shù)進(jìn)行食品檢測(cè)

現(xiàn)代社會(huì)中人們對(duì)于食品安全和質(zhì)量控制問(wèn)題高度關(guān)注，相關(guān)領(lǐng)域也展開(kāi)了深入探索，尋求最為高效、具有廣泛推廣可行性的食品檢測(cè)技術(shù)，強(qiáng)化食品安全與質(zhì)量把控。其中，光譜成像技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如高光譜成像、拉曼光譜、近紅外光譜、紅外光譜等幾種常見(jiàn)的光譜檢測(cè)技術(shù)，在食品檢測(cè)中各有特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合光譜成像技術(shù)檢測(cè)豬肉和牛肉的實(shí)際案例分析，探究光譜成像技術(shù)在食品檢測(cè)中的實(shí)際運(yùn)用效果，為廣大人民群眾提供高品質(zhì)的食品。

傳統(tǒng)食品檢測(cè)過(guò)程中，更多地依賴人力，這就對(duì)食品檢測(cè)人員的專(zhuān)業(yè)技能和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求較高，且相應(yīng)的食品樣本檢測(cè)工序繁瑣，檢測(cè)失誤的風(fēng)險(xiǎn)較高。光譜成像技術(shù)則不同，其是一種非接觸性的食品檢測(cè)方式，不僅能夠避免食品樣本被破壞的風(fēng)險(xiǎn)，還能夠利用?200-2500nm 波段光源快速地獲得精準(zhǔn)的食品檢測(cè)結(jié)果。

1 食品檢測(cè)中光譜成像技術(shù)的應(yīng)用

在食品檢測(cè)過(guò)程中，光譜成像技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、檢測(cè)準(zhǔn)確率高的特點(diǎn)，具有極高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

1.1 高光譜成像檢測(cè)技術(shù)

高光譜成像檢測(cè)技術(shù)是立足于多光譜成像基礎(chǔ)上的，在200-2500nm 的光譜信息范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的連續(xù)性成像處理，不僅能夠獲得目的空間特征，還能夠獲得目標(biāo)的光譜信息，且具有較高的信息識(shí)別度。高光譜成像檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在食品領(lǐng)域，檢測(cè)人員能根據(jù)其光譜信息的差別，按照“同物同譜”的原理識(shí)別不同的物質(zhì)。在實(shí)際的食品檢測(cè)應(yīng)用中，高光譜成像檢測(cè)技術(shù)能夠快速檢測(cè)食品外觀破損、顏色等，剔除不合格的食品。同時(shí)，高光譜成像檢測(cè)技術(shù)還能夠快速檢測(cè)出食品中的農(nóng)藥、病蟲(chóng)害、成分等信息，針對(duì)肉類(lèi)食品中的 pH 值、落菌數(shù)、污染物等進(jìn)行有效檢測(cè)，從而對(duì)食品進(jìn)行安全鑒定和品質(zhì)分級(jí)。另外，高光譜成像檢測(cè)技術(shù)在一些食品品質(zhì)分級(jí)上有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。例如茶葉，高光譜成像檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)出茶葉中的水分含量，從而分辨出茶葉的年份。

1.2 拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)

與之前食品安全領(lǐng)域常用的氣相色譜法等檢測(cè)技術(shù)相較，拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)不僅保留了高靈敏性和檢測(cè)準(zhǔn)確性優(yōu)勢(shì)，還解決了氣相色譜檢測(cè)方法成本高、耗時(shí)多、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境要求高等問(wèn)題。拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，且該技術(shù)適用于多個(gè)檢測(cè)環(huán)境。便攜式拉曼光譜檢測(cè)儀器以體積小、質(zhì)量輕成為了食品巡檢的最佳選擇，能夠輕松完成食品檢測(cè)任務(wù)。拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠在分子水平上獲取豐富的食品樣本物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息。拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)定性定量分析，且所需的樣本量極少，有利于減少資源浪費(fèi)，也無(wú)需進(jìn)行樣本預(yù)處理，操作簡(jiǎn)單方便。但值得注意的是，拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用中會(huì)受熒光效應(yīng)的影響，在一定程度上會(huì)影響食品檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。

1.3 近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)

近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)作為一種快速高效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，無(wú)需利用化學(xué)試劑，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，也能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)離線檢測(cè)分析，在食品檢測(cè)中有較高的推廣價(jià)值。近紅外光譜檢測(cè)儀器的操作簡(jiǎn)便，對(duì)使用者要求較低，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作訓(xùn)練就能夠熟練使用，從而確定食品的物質(zhì)特征，如水分含量、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維及碳水化合物等營(yíng)養(yǎng)成分。例如，現(xiàn)代生活中年輕人對(duì)干制零食的需求日益增加，如蘋(píng)果干、檸檬干、菠蘿干等，一些商家為了提高產(chǎn)品銷(xiāo)量，會(huì)在上面涂抹色素粉等改善產(chǎn)品外觀。利用近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)，能夠檢測(cè)出水果干的水分、蛋白質(zhì)、纖維等成分，以區(qū)分食品品質(zhì)，剔除不合格產(chǎn)品，保障食品安全。

1.4 紅外光譜檢測(cè)技術(shù)

在紅外光譜檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，紅外光譜會(huì)被物質(zhì)分子選擇性地吸收，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分子的躍遷而激發(fā)變化，形成紅外吸收光譜。在紅外光譜中，通過(guò)分析紅外輻射的通過(guò)率、吸光度等指標(biāo)，進(jìn)而分析物質(zhì)分子的定性定量性質(zhì)。通過(guò)紅外光譜檢測(cè)技術(shù)，能夠利用紅外輻射分析樣本物質(zhì)分子吸收狀況，以確定食品是否變質(zhì)。例如，用紅外光譜檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)乳制品時(shí)，檢測(cè)人員可進(jìn)入車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)操作，無(wú)需預(yù)處理，直接檢測(cè)樣品，獲得樣本成分信息，如脂肪、蛋白質(zhì)含量規(guī)格，防止發(fā)生產(chǎn)品品質(zhì)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)培訓(xùn)的檢測(cè)人員就能進(jìn)行該操作，且檢測(cè)效率高，耗時(shí)大約為60秒，成本低。

2 以光譜成像技術(shù)檢測(cè)豬肉和牛肉案例分析?

肉類(lèi)及肉制品是高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的食品，也是人民生活必不可少的蛋白質(zhì)類(lèi)食物，肉類(lèi)食品安全也成為了食品檢測(cè)的重點(diǎn)。隨著人們追求高品質(zhì)生活，對(duì)于肉類(lèi)的品質(zhì)要求不僅僅停留在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而是追求更高的品質(zhì)。因此，出于市場(chǎng)公平的考慮，尋求有效手段對(duì)肉類(lèi)進(jìn)行品質(zhì)分級(jí)十分必要。如上所述，光譜成像技術(shù)作為一種無(wú)損檢測(cè)方法，對(duì)于肉類(lèi)品質(zhì)的鑒定和檢測(cè)也有明顯優(yōu)勢(shì)。一方面，光譜成像技術(shù)能夠?qū)θ忸?lèi)食品的外部屬性，如顏色、形狀、紋理等特征進(jìn)行成像分析。另一方面，通過(guò)高光譜成像技術(shù)能夠獲取肉類(lèi)食品的物質(zhì)光譜信息，對(duì)肉類(lèi)品質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步甄別。以檢測(cè)豬肉和牛肉為例，針對(duì)市場(chǎng)上一些不法商家將豬肉、牛肉混賣(mài)的現(xiàn)象，利用高光譜成像技術(shù)，對(duì)豬肉、牛肉的樣本在?440-700nm 的可見(jiàn)光譜上提取信息，構(gòu)建空間信息模型，分析樣本成分信息。通過(guò)樣本光譜曲線結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)豬肉樣本的反射光譜強(qiáng)度較高，而牛肉光譜強(qiáng)度則呈現(xiàn)出相對(duì)較低的水平，從而能夠有效識(shí)別豬肉和牛肉。因此，在檢測(cè)豬肉和牛肉過(guò)程中，利用高光譜成像儀器能夠有效進(jìn)行質(zhì)量識(shí)別和分級(jí)，并具有操作簡(jiǎn)單、使用成本低的特點(diǎn)。

總之，全球化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)以及國(guó)際貿(mào)易的快速增長(zhǎng)，很大程度上改變了食品行業(yè)的格局。但是國(guó)際食品供應(yīng)鏈追蹤太過(guò)復(fù)雜，難以有效把控食品安全和質(zhì)量。光譜成像技術(shù)不僅能夠高效地檢測(cè)出食品問(wèn)題，還能夠減少人工識(shí)別的失誤，具有較高的推廣價(jià)值。與傳統(tǒng)食品檢測(cè)方法相較，光譜成像技術(shù)運(yùn)用化學(xué)計(jì)量學(xué)原理，精確地提取食品的光譜信息，準(zhǔn)確地檢測(cè)微生物狀況，且對(duì)食品本身的安全和質(zhì)量沒(méi)有損壞，具有廣泛推廣的可行性。雖然光譜成像技術(shù)還有一些應(yīng)用限制，但隨著技術(shù)進(jìn)步和探索，光譜成像技術(shù)在食品檢測(cè)上的應(yīng)用未來(lái)具有廣闊的前景。

審核編輯：符乾江