超聲波技術在食品檢測中的應用

趙世濤 房鵬祥

摘要：食品檢測是保障我國食品安全的重要方式，超聲波技術具有操作簡單、適應性強、投資成本低的優勢，將其應用在食品檢測中，能顯著提高檢測準確性，縮短檢測時間。本文對超聲波技術進行概述，分別從無損檢測、提取技術和結晶控制三方面著手，探究食品檢測中超聲波技術的具體應用。

關鍵詞：超聲波技術；食品檢測；應用措施

隨著人們生活質量的不斷提升，食品質量逐漸成為人們關注的焦點，近些年食品安全問題頻發，人們亟需采取有效措施對食品進行檢測，保障食品安全。超聲波是振動頻率在20kHz以上的高頻率聲波，無論在固體還是液體中都有較好的傳播性，超聲波技術就是利用這種特性，通過與被檢測物質之間的相互作用，了解被檢測物的化學及物理特性，操作簡單、便利高效，目前被廣泛應用在食品檢測中。

1. 超聲波技術概述

1.1 無損檢測

以往的食品檢測方法是利用化學或物理方法，處理和檢測采集好的樣本，這種方式的檢測過程較為煩瑣、檢測成本較高且檢測數據獲取時間長，無法有效監督和檢測食品生產的各個環節。無損檢測技術是食品檢測中超聲波技術的應用技術之一，是對不需要進行化學和物理破壞處理的不透明材料，利用脈沖式技術，在不破壞材料的前提下，對材料的組織、性質、結構等各方面數據進行檢測，具有非破壞性、非介入性、適用性廣、快速性和及時性優點。在進行無損檢測時，需要從以下幾點著手：一是檢測材料具有不透明性特征，如蘋果、香蕉等水果，以及番茄醬、芝士醬等高濃度食品；二是根據檢測材料的材質、結構、含水量、含糖量等特性選擇適宜的超聲波減弱系數，包括聲速、傳播衰減系數等。

1.2 提取技術

相關研究表明，在零下50攝氏度至120攝氏度的溫度范圍內，食品檢測有效率將有所提升，同時，也可以對因高溫或者低溫情況下，食物材料變質、狀態改變產生的生物酶、氣味、活性物質等進行有效檢測，對食品最佳儲存溫度和環境進行探討。采用超聲波技術就是實現這一檢測目標的最佳手段，不同于以往需要將檢測材料的相關溶劑進行提取，且伴隨攪拌等形式才能溶解出有效成分的方式，超聲波技術能夠減少食品檢測工藝流程，壓縮材料提取時間，即使處于低溫環境，仍然能夠高效率完成食品材料提取和檢測工作，在高溫環境中也是一樣。目前，該項技術主要應用在生物糖苷類、多糖成分提取檢測中。

1.3 結晶控制

結晶控制是指在一定程度上幫助相關輔助物質形成結晶，該項技術主要利用超聲波定向效應，利用高能超聲波控制食物內部結晶速度和過程，尤其是一些處于臨界核狀態的食品，超聲波能夠加速其核心的形成。同時，通過控制結晶速度，能夠使得結晶過程處于均勻細致狀態，保障食品內部結晶不受外界污染，具有較高商業價值。目前，該技術主要應用在巧克力、冰淇淋等冷凍食品制作，以及海鮮、冷凍肉等食品儲藏中。

2. 超聲波技術在食品檢測中的應用

2.1 在肉制品檢測中的應用

肉制品一直是我國百姓餐桌上不可缺少的重要食品，對其進行安全檢測也是一項需要重點關注的內容。超聲波技術在肉制品檢測中的應用主要包括食品的保鮮、儲存、新產品研究等，目前還處在一個持續探索階段。以現有研究成果來看，可以利用超聲波技術中的結晶控制技術實現肉禽制品的保鮮和儲存；利用超聲波的物理特性，破壞肉禽制品中的肌原蛋白纖維，從中滲出一些液體將肉纖維粘連在一起，改進食品合成度，例如，午餐肉以及魚肉、雞肉、牛肉等多種肉類混合產品。同時，利用超聲波還能夠檢測出肥肉和精瘦肉的區別，如厚度、脂肪含量等，經研究實踐得到良好成效。

2.2 在乳狀液體檢測中的應用

乳狀液體的水相密度一般大于油相密度，這是因為在乳狀液體的粒子運動中，油相液體會位于水相液體上方，呈現上下分層現象，在市場銷售中，這種分離現象往往會被認為是食物變質造成的，因此需要對食品油相含量和分布情況進行檢測，有效解決該項問題。同時，部分乳狀液體的粒子具有較強散光作用，會使得液體渾濁不清，以為是食品變質產生的。以牛奶為例，牛奶具有不透光性，且粒子分散體積較大，如果采用光學顯微鏡進行檢測，難以觀察到食品中相關分子粒子結構的變化，采用超聲波技術，能夠有效檢測粒子聚集情況、分層情況、結構變化情況，檢測其內部是否發生聚集沉降現象，對乳狀液體變化情況和安全性進行快速安全檢測。

2.3 在充氣食品檢測中的應用

現如今，食品生產廠商為了美化食品外包裝，增加食品體積，避免擠壓破碎，常常采用充氣的方法進行包裝。但是，氣體會對超聲波的正常應用產生影響，在檢測過程中，一旦操作不當，就會降低超聲波傳播頻率，從而降低食品檢測結果的準確性，因此，必須做到細節化管理。目前，充氣食品檢測應用范圍較大，有水果酒、冰淇淋、吐司面包等，在一些充氮類食品包裝檢測中應用范圍也較為廣泛。但是，氮氣的物理特性也會對超聲波檢測造成影響，使檢測結果出現偏差。

2.4 在飲品檢測中的應用

飲品的主要成分是水，其主要形式是液體，同一飲品中往往含有不同溶質和密度的液體，對液體混合物物理特性造成影響，這也意味著超聲波在空氣和液體中傳播速度會產生偏差，使檢測結果發生變化，故而需要根據具體檢測材料，選擇合適頻率進行檢測，盡可能確保檢測結果的準確性。此外，也可以在飲品檢測中利用這種特性，區分不同液體的特征和種類，記錄相關數據，制定相應參考對比值，為飲品檢測提供數據支持。

3 結束語

總而言之，超聲波檢測相較于傳統物理或者化學檢測方法，具有十分明顯的優勢，將其應用在食品檢測中，能夠有效保障食品安全，對超聲波技術進行完善和改進，能夠進一步促進食品行業健康穩定發展。