基于X射线断层扫描的食品霉变检测方法

俞 伊，蒋知坊

（浙江华才检测技术有限公司，浙江诸暨 311800）

食品安全与食品卫生是民生的关键内容，这一方向的研究具有重要意义。为保障食品安全，对食品进行霉变检测的研究，发展出了一种针对食品霉变检测的X射线断层扫描技术。X射线断层扫描技术是指将X射线光束沿着食品样品的不同方向，进行多维度扫描[1]。将扫描过后的数据传输到计算机终端，得到一个可用于描述食品卫生与安全的多维度成像样本。相较于常规的计算机扫描成像技术，此项扫描技术在实际应用中对食品细部结构的穿透性更强、获取后图像整体的分辨率更高，并且具有多次检测不会对食品外观造成破坏性的特点。

目前在我国医学领域CT技术持续更新的社会背景下，此项技术已被广泛应用到化学领域、材料学领域、生物学领域[2]。基于此项技术的优势，近年来X射线断层扫描技术在食品卫生与食品安全等领域也略有涉及，但大部分研究成果在技术研究单位中仅以理论文件与研讨方案等方式赋存，现如今尚未有食品卫生安全检测部门对此项技术进行深入研究。因此，本文将结合此项技术在其他领域内的应用现状，尝试将其应用到食品霉变的检测过程中，为流向市场与社会群体的食品卫生提供安全保障。

1 基于X射线断层扫描的食品霉变检测方法

1.1 基于X射线断层扫描的食品霉变图像获取

为了确保食品霉变检测结果的准确性，本文引进了X射线断层扫描技术，对获取霉变图像进行处理与重构研究。在进行扫描前，需要进行霉变食品样本的制备与仪器的选型[3]。此次进行扫描作业的设备型号为Y.Cheetan，调试仪器作业参数，如表1所示。

表1 X射线断层扫描作业参数

在完成对仪器参数调试后，将待检测样品使用泡沫板进行固定处理，固定过程中应注意避开食品样品霉变位置。使用胶带，将样品粘贴在旋转结构上，完成上述相关操作后，固定旋转台，保持前端CT扫描仪器与探测装置不动。操作旋转台，每执行一次旋转行为，进行一次样本的扫描与数据采集，直到完成对样品的360.0°旋转。

在执行上述扫描行为时，应注意所有发生的旋转行为，均应由计算机自动操作，不可人工干预扫描行为，否则获取的霉变样本的连续性将无法得到保障[4]。通常情况下，对独立样品的全过程扫描时长约为20.0 min，完成扫描后，计算机显示端将得到1 024.0张样品霉变部位的二维切片图像。按照此种方式完成对食品霉变图像的获取。

1.2 融合参数分析的食品霉变部位图像处理

在完成对图像的获取后，需要对获取的霉变图像进行重组与可视化处理，并根据样品相关参数进行图像的投影与映射，以此得到一个针对食品霉变部位的三维结构成像。①在处理图像时，将前端获取的二维切片图像导入Image J软件中，选择切片图像中的正视图、水平视图及多维度视图，构建样品的集成三维视图。②在此基础上，应用局部均值滤波处理算法，对获取图像过程中的噪声进行针对性处理。在处理过程中，应控制图像轮廓、结构、纹理不发生变化[5]。③在完成对图像的去噪处理后，按照交互阈值分割处理方式，将图像中样品与背景进行剥离处理，再将图像的背景调试为适

宜的灰度。在调试灰度的过程中，可根据成像的异常区域，定位食品霉变区域。选择此区域内的视图，对其进行三维渲染，观察渲染过程中切片图像内部形态与微观结构的变化。渲染处理过程中，可根据食品组织不同部位的原有颜色进行不同效果的渲染，将集中霉变区域从投影图像中剥离，以此便可以得到一个针对食品霉变区域的局部细节图像。通过此种处理方式，便可以实现对食品霉变的有效检测。

2 对比实验

结合本文上述提出的检测方法，为进一步验证其应用效果，选择将基于图像特征的检测方法作为对照组，将本文提出的基于X射线断层扫描的食品霉变检测方法作为实验组，开展如下对比实验。

实验中选择的材料为某地区生产的小麦，其品种为周麦26，实验材料由某大学试验田所提供，在众多实验材料当中随机选取部分实验籽粒作为实验对象。在实验前，为了避免多余杂质对检测结果造成误差干扰，首先将实验所需的小麦籽粒放置在温度为125 ℃的烘干机当中烘烤12 h，通过初步测量得出，烘干后小麦籽粒的水分损失量是其初始含量的11.5%。在利用两种检测方法进行检测前，人为在小麦籽粒上施加霉菌，并控制其籽粒发霉的体积，比较实验组和对照组检测方法得出的检测结果与事先人为设置的小麦籽粒的发霉面积。随机选择实验小麦籽粒5颗，将其分别编号为#001、#002、#003、#004和#005，实验结果如表2所示。

表2 实验组与对照组检测结果对比表（单位：mm2）

从表1得出的数据可知，实验组得出的检测结果与实际发霉面积相比其检测误差在0～0.05 mm2范围以内，而对照组得出的检测结果与实际发霉面积相比，检测误差相差较大。因此，结合上述实验及得出的数据表明，本文提出的基于X射线断层扫描的食品霉变检测方法在实际应用中能够实现对食品霉变的准确检测，将该方法应用到实际中能够为食品安全提供更可靠的保障条件。

3 结语

本文基于X射线断层扫描技术的应用，提出一种针对霉变食品的检测方法，在完成设计后，通过对比实验，证明了本文设计的检测方法具有较强的实用性能，可实际应用到食品卫生与食品安全的检测中。尽管现有资料从多个方面论述了此项技术在应用中存在一定劣势，但其优势远大于劣势，因此，可在后续深入本文课题的研究时，可尝试将此项技术与其他技术集成应用，规避技术在使用中的劣势，实现对食品卫生与质量安全的动态化监控。