超声波技术在食品检测中的应用
贾一凡，孟 哲，宋亚娟
（唐山市食品药品综合检验检测中心，河北唐山 063000）
如今，各大食品生产加工企业为了迎合市场需求，研发和生产了各种新型食品，但这些食品的质量却参差不齐。食品安全事件频发对人们的身体健康造成影响，也使社会更广泛地关注食品安全问题。加强食品检测是保障食品安全的主要手段，随着超声波技术的出现，食品安全检测工作有了新的思路。
食品检测是指食品在进入市场售卖前对其进行安全问题检测，如食品是否变质、添加物是否符合国家相关法律法规等，都属于食品检测工作的内容。虽然我国目前针对食品安全已经做出了重点整治，但当下的食品安全问题仍旧非常突出，因此积极地应用超声波技术提高食品检测效率是非常有必要的[1]。
超声波是指振动频率超过20 000 Hz的声波。超声波具有振动频率高、速度快的特点，可在固体和液体中快速传播，在食品检测中有比较好的应用。正是由于超声波这些特征，检测人员可利用该技术探查食品内部的情况，在保障食品安全方面有着积极的作用。但超声波在传播过程中也会受到一些外界因素的影响，导致检测结果出现偏差，因此在利用超声波技术时，必须做好精细化管理，规避一系列可能产生影响的因素，以更好地发挥超声波技术的应用价值。
2.1 无损检测技术
传统的食品检测技术是在采样后使用物理检测技术或化学检测技术对样品中的成分进行检测，这种检测方式比较复杂，等待时间较长，非常依赖高科技的检测设备，检测成本比较高，且无法对食品生产加工中的每个过程进行有效地检测，无法实现全过程检测和无损检测的目的。而超声波检测技术的应用能实现对食品进行无损检测，但仅限于高浓度的食品和不透光材料，在其他类型的食品检测上，其应用效果还不够好。超声波检测技术应用主要是通过声特性和产品特性实现，如可详细地了解储存在封闭环境内的蔬菜水分含量、结构变化等[2]。
2.2 超声波提取
传统食品检测中需使用一些溶剂来提取样品中的有效成分，这期间需不断地搅拌促进有效成分溶解，而超声波技术的应用能极大程度地简化食品检测流程，缩短有效成分的提取时间，即便是在低温或高温的环境中，依旧可快速地完成检测，还可有效地避免温度变化导致的食品变质。目前我国超声波检测技术在蔗糖检测、多糖成分检测等方面有着非常广泛的应用。在对不同物质特性的食品进行检测时，需要改变超声波的震动频率，针对非活性物质，还需增加声音功率；
针对活性物质，还需在特定的环境中，使用较低的声音震动频率，这样不会导致细胞内部性质改变，使提取出来的物质满足活性要求。
2.3 结晶控制
①超声波具有的高能特性会对物质结构的结晶核形成造成影响，这是因为超声波有一定的定向效应，一些处于临界核状态的物质在超声波的影响下会加速核心形成。②超声波还可控制物质结晶的速度，让结晶能匀速形成，避免早期形成的结晶出现污染。超声波所具有的这一优势对于食品检测来说意义巨大，其从根本上改变了食品的特性，在巧克力、冰激凌等食品检测方面有非常好的应用效果。③超声波技术能保障速冻食品结晶过程的完整性。食品在冻结时，超声波会对其冻结过程产生影响，可在促进结晶的基础上保障细胞组织的完整性，避免食品结构发生变化，不会对食品的质量造成影响[3]。
2.4 超声波干燥
以往检测人员在对食品进行干燥时采用的干燥技术主要是依靠高温实现，但很多食品在高温环境中容易出现变质的问题。应用超声波技术所具备的干燥作用，能有效降低食品中的水分含量，且超声波技术的干燥作用不会使食品本身的温度变高，不会导致食品变质。超声波干燥常与热风干燥联合使用，能迅速带走食物内部的水分，大大地提高了食品干燥的效率。例如，在55 ℃的环境中对胡萝卜进行干燥处理时，要求将胡萝卜干燥到其本身重量的10%，利用传统干燥技术需要2 h，而利用超声波技术的干燥作用仅需50 min即可完成目标。
2.5 灭菌作用
超声波由于其特有的理化性质以及空化作用，可对细胞的细胞壁以及细胞液产生影响，形成微射流以及局部高温高压，能够起到很好的灭菌效果。此外，超声波由于其高频振动的特点，可快速杀死细菌，不需要额外使用化学杀菌剂，不会对人体健康造成影响。目前我国大多数食品生产加工企业在对食品进行消毒灭菌时，使用特定的消毒液，即便是经过反复清洗，仍旧不可避免地会有少量药物残留，对人体健康产生影响。而利用超声波技术对食品进行消毒杀菌，不仅可得到预期的灭菌效果，还不会给人体造成健康威胁。将超声波技术与压力技术、热处理技术等结合起来使用，还可起到更好的灭菌效果。例如，热超声波是一种联合超声波技术与热能而研发出的新技术，可有效杀灭多种细菌生物，如大肠杆菌、沙门氏菌等。
超声波技术是一种先进的技术，其在医学、食品检测、建筑结构检测等多个领域中都有广泛的应用。在食品质量检测中，严格地按照使用程序对其进行合理的应用，可充分地发挥出其具有的优势，并提升检测结果的准确性，切实保障人们的食品安全[4]。
3.1 在肉类食品检测中的应用
肉类富含丰富的蛋白质，能满足人体日常营养物质的需求，相关部门要积极地引进先进技术对肉类食品进行更严格的检测，以更大程度地提升肉类食品的质量。鉴于超声波独有的物理特征，利用超声波技术对肉类进行检测时，超声波可穿过肉类，导致其中一些蛋白纤维遭到破坏，形成液体物质，使肉质纤维发生粘连，能有效地提升肉类的强度。目前，超声波技术可精确地检测出肥肉和瘦肉之间的结构差异，判断肉类的厚度，除了在猪肉检测方面有广泛的应用外，近年来，越来越多的检测人员也将超声波技术应用到了其他肉类食品的检测中，且效果良好。
3.2 在充气食品检测中的应用
在很多食品包装中都采用充气包装，如市面上常见的薯片、饼干等，为了避免其在运输过程中受到挤压，会在包装中灌入大量氮气，而这些氮气会对超声波检测的准确性造成影响。在对充气食品进行检测时，如果出现操作失误，让空气中的气泡对超声波的传播造成干扰就会导致检测结果出现误差，因此在利用超声波技术对充气食品进行质量检测时，一定要细致地对每一个操作步骤进行规范化处理。
3.3 在乳制品检测中的应用
乳制品中含有的乳液状粒子具有非常好的散光性质，可使乳制品呈现出不透光、浑浊的状态。例如，牛奶在正常状态下是不透光的，且由于其粒子的分散体积比较大，检测人员如果直接使用显微镜对牛奶进行检测，不能清晰地观察到其分子粒子结构的变化情况。此时，就需要借助超声波技术快速地检测出包装内牛奶的性质结构，判断其是否出现质量问题，极大程度地提升对乳制品质量的检测效率，实现对乳制品质量安全控制监督的目的。
3.4 在饮品检测中的应用
饮品多是由水和其他物质混合而成，由于溶质不同其物理性质也不同，在发生混合时会产生新的物理性质，如将两种不同密度的液体进行混合后，产生的新液体的密度必定会发生变化。超声波在不同液体中的传播速度不同，利用超声波的此特性就可对不同的饮品进行质量检测，判断出不同饮品的种类[5]。
3.5 在果蔬食品中的应用
蔬菜水果中含有大量水分，在正常环境中的储存时间比较短，非常容易腐烂，可利用超声波技术准确掌握蔬菜水果的品质。蔬菜水果内部的细胞间存在空穴的结构，超声波会在空穴结构中发生谐振效应，对其进行分析后就可判断出蔬菜水果的成熟度。蔬菜水果在储存的过程中其内部的水分会发生变化，通过超声波技术对其水分变化等情况进行检测，能准确地掌握蔬菜水果是否有腐烂的情况。
4.1 技术创新融合发展
要让超声波技术的优势在食品检测中得到充分地发挥，必须积极地引入信息化技术，使其与检测工作相融合，有利于促进食品检测流程的简化。相关部门要结合实际工作情况对信息技术与超声波技术进行融合创新，且明确相关技术的应用范围和标准，要求相关检测人员严格地按照流程和要求开展检测工作，并根据实际情况进一步优化工作流程，促进我国食品检测工作能更好地发展。
4.2 健全食品检测相关管理机制
相关部门必须通过健全食品检测管理机制提高食品质量检测工作的水平。要对食品检测人员进行培训，提升其专业知识的掌握情况，提高其检测能力，且培训其正确地使用超声波技术开展食品检测工作。检测人员必须充分了解超声波技术，同时掌握不同类型食品的性质特点，合理应用超声波技术进行检测，才能达到更好的检测效果。例如，在对蔬菜进行质量检测时，需要结合蔬菜的采摘地点、时间等情况，对检测过程中产生的所有数据进行详细地记录，以此来保证检测过程的规范性。
4.3 完善相关法律法规
为了保障食品市场以及消费者的安全，国家需完善相关法律法规，督促相关部门加强食品安全检测的力度，且严格规范食品生产加工企业的各项工作，督促检查人员依照法律法规开展检测工作。对于发展落后、检测水平较差的偏远地区，要专门为其设置相应的食品质量检测机构，加强对这些地区食品质量的检测，防止质量不合格的食品进入市场。
综上所述，食品安全是一项民生问题，必须要受到社会的广泛重视，但在食品种类以及进口食品的数量越来越多的情况下，食品质量问题也更加突出。为了减少食品质量安全问题，需对其进行质量检测，充分利用超声波技术的优势，能促进食品质量检测工作水平的提升，不仅可保障食品质量，还可保障人们的饮食安全。
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