浅谈超声波技术在食品检测中的运用

◎ 潘俊秋，李红霞

（河北通标检测技术有限公司，河北 石家庄 050000）

随着我国食品行业的不断快速发展，食品市场的竞争变得越来越为激烈，为有效提高食品企业的市场竞争力，各大食品企业越来越重视新食品的研发、食品质量的提高与食品生产成本的降低。但是在近些年中因不断出现食品安全事件，极大危及人们的身体健康与生命安全，所以人们越来越注重食品安全问题。在此背景下，开展食品安全检测工作是非常有必要的，而超声波技术因具有高效、便利、快速等多种优点，而被广泛应用于食品检测工作中。基于此，本文就超声波技术在食品检测中的运用展开探讨。

1 超声波技术的检测原理

所谓超声波，就是指振动频率高于20 000 Hz 的声波。由于超声波具有非常高的振动频率，所以超声波具有比较好的传播性能，尤其是在固体与液体中进行传播时，超声波的衰减程度并不大。因此，超声波被广泛运用于多个不同行业领域中，其中就包括食品检测领域。在食品检测中，通过运用超声波技术能够加深人们对食品性能、结构的了解与认识[1]。

2 食品检测中常用的超声波检测技术

在进行食品检测过程中，经常会用到超声波提取技术、超声波结晶控制技术、无损检测技术等超声波检测技术。

2.1 超声波提取技术

在过去进行食品检测时，需要提取食品样品中的有关溶剂，同时需要选用搅动等方式，才能够有效溶解有效成分。在食品检测中运用超声波提取技术，可以有效简化食品检测的步骤与工序，有助于有效缩短溶剂提取时间，值得一提的是，在低温环境条件中，通过运用超声波提取技术，仍然可以高效、快速完成检测工作与溶剂的提取，同时还可以有效避免一些食品结构物质发生变性现象。与此同时，超声波提取技术也适用于高温环境，能够及时检测有关食品的结构特性，可以对其安全状态与变化情况进行有效检测，有助于食品结构质量的改善与优化。通过对目前我国超声波检测技术的发展状况进行深入分析后可知，通过运用超声波提取技术，能够进行多糖成分的提取检测、生物碱性检测、蔗糖检测等[2]。需要注意的是，通过利用超声波提取技术，可以对溶剂的提取起到强化的作用，因为不同食品具有不同的物质特性，所以应选用不同震动频率的超声波。另外，在提取非活性物质过程中，为确保非活性物质的提取质量，需要对声音功率进行适时增加。在提取活性物质过程中，必须要营造一个足够温和的提取条件，声音振幅频率应适当，严禁过高，否则会出现细胞内部环流现象，进而会改变细胞的渗透压与通透性，提取出来的物质无法满足活性要求，这就意味着提取将以失败而告终。因此在进行超声波提取过程中，一定要对细胞进行活性温和提取，通过运用细胞的物理特性与化学特性，将食品中的相关活性物质酶提取出来，以对食品质量进行有效检测。

2.2 超声波结晶控制技术

超声波结晶控制技术，就是指通过运用高能超声波方式与超声波的定向效应，对食品内部的结晶过程与速度进行有效控制，确保外界不会污染食品内部结晶，促使食品内部结晶变得足够细致与均匀。在海鲜、冷冻肉等食品储存与巧克力、冰淇淋等冷冻食品制作方面，常常会选用超声波结晶控制技术。例如，通过利用超声波结晶控制技术来对肉、虾等进行冷冻，能够有效降低这些食物在储存过程中的细胞液外流比重[3]，约降低40%～60%，具有较高的使用价值与经济价值。

（1）由于超声波具有非常好的定向效应，食品物质结构结晶核的形成便会受到超声波高能特性的影响，因此可以对超声波进行有效增强，尤其是当部分物质处于临界核状态时，通过利用超声波，可以有效提高物质结构结晶核的形成速度。

（2）通过运用超声波，能够对食品物质结晶的生长速度进行有效控制，能够保证物质结晶的均匀形成，同时能够有效避免外界污染已成长出来的物质结晶。在食品检测中，超声波结晶控制技术发挥着极为重要的作用，具有极高的商业价值。通过对现阶段中食品行业检测技术的发展趋势进行深入分析后可知，在食品检测中，强化物质结晶的过程产生着十分重要的效果与作用，尤其是在对冰激凌、巧克力、膳食脂肪等进行检测时，通过运用超声波结晶控制技术能够获取较好的检测效果。

（3）通过运用超声波结晶控制技术，能够有效保证速冻食品中冰晶形成过程的完整性，因为速冻食品的结冰过程会受到超声波化学效应、物理特性的影响，在确保冰晶形成的同时，还可以有效避免细胞组织产生破裂现象，有效防止细胞组织结构出现损坏、冻伤等现象。

2.3 无损检测技术

所谓无损检测技术，就是指针对不需要进行物理或者化学破坏处理的不透明材料，利用脉冲式技术对其进行不破坏材料的无损害的检测，以有效测定材料的含水量、结构、组织和性质等。在进行无损检测过程中，应注意：①应根据检测食品的结构特性、材质特性等来选取相应的超声波减弱系数。②检测食品必须要为不透明物质，包括香蕉、哈密瓜等水果或者耗油等高浓度食品。

3 超声波技术在食品检测中的运用

根据超声波技术的检测原理，超声波技术的运用范围为：①食品物质的复合剪切黏度，特别是高黏弹性的物质。②食品物质的刚性模量与体相模量。③胶体体系与分散体系的分散相粒度大小、其他的一些物质性质检测。④物质的相转变。⑤各种超声波介质层的深度、厚度等。⑥各种超声波介质的混合物体系的组成成分。⑦物质的流动速度检测等。因此，超声波技术常用于充气类、肉禽类、乳状液体、果蔬类、酒类与饮料等食品的检测[4]。

3.1 充气类食品

在饼干、面包、冰激凌、人造黄油和啤酒等充气类食品中，常常含有较多的空气泡，这种包装形式不但加大了食品的体积，还能够激发消费者的购买欲望，但是这种包装却会影响食品检测的准确性。针对食品中含有的空气泡，超声波对其非常敏感。食品中气泡的分布状况与大小决定了这类食品的很多感官性质与物理性质。通过分析气泡与其周围介质之间在超声波性质上的差别性，能够对充气类食品中气泡大小、体积分数等进行有效测定。在现阶段中可以进行的充气类食品检测有面包吐司检测、水果酒检测、冰激凌检测等。

3.2 肉禽类食品

在肉禽类食品检测中利用超声波技术，主要检测肉禽类食品的储存情况、保鲜情况。例如，通过利用超声波技术，可以破坏肉类食品的肌原纤维，通过利用渗透的黏稠液体可以有效黏贴肉纤维，能够对牛肉、猪肉、鸭肉和鸡肉等多种不同肉类食品的储存和保鲜效果进行有效改进。

3.3 乳状液体

一般来说，与乳状液体中的油相相比，水相的密度更大一些，所以乳状液体中的粒子在运动过程中，油相液体常常会在水相液体的上面进行运动，进而乳状液体会出现分层现象，但是这并不能证明乳状液体已经发生质变，不过消费者却常常误认为其已经发生质变。因此，乳状液体生产企业一定要有效检测乳状液体中油相的分布情况与含量大小，能够有效解决乳状液体的质变问题。在过去乳状液体的传统检测中，常常利用粒子的散射光作用来对粒子的运动状况进行观察，通过利用速冻的方法来对油相位置进行固定，以获取油相的分布状况、运动规律、含量等[5]。由此可知，乳状液体油相的传统检测方法存在较多缺陷，不便操作、效率低、不能够获取高精确的结论等，而通过利用超声波技术，则能够对粒子聚集情况、粒子分层状况进行有效检测，另外超声波技术易于操作，能够获取较高精准度的检测结果。例如，牛奶属于不透光物质，牛奶粒子具有比较大的分散体积，假如仅利用光学显微镜来检测、观察牛奶粒子的情况，要想观察到牛奶粒子结构变化情况，几乎是不可能的。而通过超声波技术，则可以对牛奶液体是否出现凝聚沉降等情况进行有效检测，还可以有效加快食品检测的速度。

3.4 果蔬类食品

通过利用无损检测技术，可以有效检测果蔬类食品的成熟度与保鲜情况。例如，在检测苹果等贮藏水果过程中，通过利用无损检测技术，能够有效检测苹果的含糖量、含水量、结构和组织等，并以此为重要依据，对苹果的质量进行定级，对苹果的储存环境进行评定，同时还能够有效预测苹果的衰败时间，能够对苹果的成熟度进行更好的分析，可以对苹果的储存环境进行有效调整与改善。

3.5 酒类与饮料

在酒类与饮料中，液体是主要成分，尽管水是主要溶剂，不过不同的溶质却会对液体混合物的物理性质带来不同程度的影响，其中变化最大的就是密度，当密度发生变化时，超声波在液体中的传播速度也会发生变化。因此，针对各种不同的酒类与饮料，通过超声波技术得到检测结果存在比较大的区别，所以在进行超声波检测过程中，应根据实际情况来确定超声波的检测频率。

4 结语

在食品检测中，超声波技术发挥着极为重要的作用，通过利用超声波技术，可以有效检测食品的性能，提高食品检测的精准度，另外超声波技术具有易于操作、检测速度快等特点。在当前社会发展形势下，食品种类变得越来越为多，为确保人们的身体健康与生命安全，通过利用超声波技术，能够对各种不同种类的食品进行有效检测，超声波技术具有较强的适用性。本文对超声波技术在食品检测中的运用进行了详细阐述，以期为食品检测工作人员的工作提供一定的借鉴。