3 5 Vol. 3 No. 5 2012 10 Journal of Food Safety and Quality Oct., 2012 * 韩 东 海 (, 100083) 摘 要 :, 12, 关 键 词 : ; ; ; Typical applications of non-destructive testing technology in food quality and safety detecting HAN Dong-Hai * (College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China) ABSTRACT: This paper provided a typical case-oriented, comprehensive introduction of non-destructive testing technology applied in food inspection, taking non-destructive testing as the means, and food as the object. All the cases demonstrated were mainly cited from the studies of domestic experts and scholars. It involved a total of 12 specific techniques, including the latest terahertz and near-infrared microspectroscopy, hyperspectral technology and so on. KEY WORDS: non-destructive testing; food; quality; safety 1 引 言,,, 1978 11, ;,,,,, 40,,, 90 * 通 讯 作 者 :,, : E-mail: handh@cau.edu.cn
5 : 401,, X ; ; ;, ;, ;,,,,,,, ; ; ; ;,,,,,,,,,,,,,, 2 无 损 检 测 技 术 简 介,,,,,,,,,,,,,,, ;, ;,,,,, ;, ; ; ;,, ;, ;,,,,, 3 无 损 检 测 分 类
402 3, 1,, 4 光 学 法 及 其 应 用, (UV) (VIS) (NIR) (IR), UV VIS NIR IR, 4.1 紫 外 的 应 用 200~380 nm : (Ultraviolet UP):, (Fluorescence FP):, Table 1 表 1 食 品 安 全 质 量 无 损 检 测 技 术 分 类 Classification of food safety quality non-destructive detection technology
5 : 403 案 例 : 柑 橘 腐 烂 紫 外 荧 光 检 测,,,, 90,,,,, CCD,, [1] : (heptamethoxyflavone), (352 nm), 560 nm,,,, 1 1,,, Fig.1 Visible orange photo (left), ultraviolet fluorescence photo(below), the white part of orange(right), for rotten parts. 4.2 可 见 光 的 应 用 380~780 nm, 780~622 nm, ; 622~597 nm, ; 597~577 nm, ; 577~492 nm, ; 492~455 nm, ; 455~380 nm,,, (T), (A),, I 0, I t, (I t ) (I 0 ) ( ), T, : Τ = T, ;, T,, (A), : Io A= log( 1 ) = log( I ) T t A, T A,,, T 100%; A, (R) log(1/r), OD,, CCD, ( ) 案 例 : 涩 柿 可 见 光 判 别,,,,,,, [2] L *,, L *,,,, L *,, It Ι o
404 3, 500 nm 600~670 nm,, 2 600 W 2, Fig. 2 Astringent persimmon photos (left), discrimination apparatus schematic diagram (right) 4.3 近 红 外 的 应 用,, ;,,, ( ) ;,, ;,,, C-H,,,, 案 例 : 聚 乙 烯 包 装 奶 酪 的 成 分 检 测 [3],,,, 5960~5600 cm 1 4500~4000 cm 1, C H,,, ( ),,, ; C H,, 6000~4000 cm -1, 3,, 3, 6000~4000 cm 1, C H 5960~5620 cm 1 4500~4000 cm 1,, Norris, Norris,, 3 4.4 近 红 外 显 微 法 及 其 应 用 (NIR Micro-Imaging Analysis),,,,,,
5 : 405 3,, Norris Fig. 3 Test of cheese(left up), three kinds of original spectra (right up), there is no packing of the same samples of conventional two derivative spectrum (left down), there is no packaging to the same sample filtering Norris derivative spectrum (right down) ( ),, (X Y) (λ) (A),, 4, 3D,,,,, 案 例 : 检 测 小 麦 粉 中 的 石 灰 颗 粒 WANG [4],,, ( 0.1 mg), 0.6831 % 4 Fig. 4 Near-infrared microscopy imaging data structure diagram
406 3,,,,, 5 5A, 7079 cm 1 5, 7079 cm 1 5 (A) (B) Fig. 5 Lime material near infrared spectroscopy (A) and wheat flour of near infrared spectroscopy (B) 6, 1369, 1369,, 7079 cm -1,, 7(A) 7(A), ( ),,,, 7(B),,, ( ) 7,,,, 4.5 高 光 谱 法 及 其 应 用,, ( x y ), ( ),, ( ), 6 (A) (B) Fig. 6 Artificial sample total absorption diagram (A ) and two derivative absorption diagram (B )
5 : 407 Fig. 7 7 (A) (B) Lime chemical imaging (A) and two order derivative chemical imaging (B),,, 案 例 : 牛 肉 大 理 石 花 纹 的 评 估 380~1092 nm 520 [5] 8 2.5, 7 470 550 600 660 720 850 950 nm, ENVI4.3 2%, 8 (720 nm) (550 nm) (470 nm),,,,, ENVI4.3 (ROI),, 141, 159, 450~1000 nm 392, 33, 9, 530 nm, 530 nm, 8 7 1 Fig. 8 Beef samples in 7 wavelength image and the 1 image combination 4.6 红 外 热 成 像 的 应 用,,, ( ) Fig. 9 9 The fat and the muscle reflex intensity ratio
408 3 :,,,,, 0.1,,, 0.3~1.3,,,,, 0.2~1.0, 0.05~0.1,, [6] ( 10),,, 10 Fig. 10 Apple injury profile temperature curve graph 4.7 拉 曼 光 谱 法 及 其 应 用,,, :, 50~4000 cm 1,,,, 0.2~2 mm,, 20 μm, 1000~10000 : [7],,,,,, ;, 701~1808 cm 1, Lieber, 5 5, 1450 cm 1,, 11 1260 cm 1 1658 cm 1 ( ),,, 12, 7,, DNA,
5 : 409,, X, 13 : Fig. 11 11 Vegetable oil normalized Raman spectroscopy, 12 Fig. 12 Vegetable oil analysis results 5 射 线 法 及 其 应 用 1895 X,, X 19 20 1901 X,, 案 例 : X 射 线 检 测 柑 橘 品 质 X,,,,, [8], 13 X 13, Fig. 13 Normal fruit and creasing fruits(on), normal fruit and creasing fruits waveform(below) 6 电 学 法 及 其 应 用,, 案 例 : 苹 果 品 质 介 电 无 损 检 测,,,,
410 3 4, [9], 14, : 14 Fig. 14 Fruit dielectric property nondestructive detection system diagram 1) 3.4 MHz ; 2) 1.0 V ; 3) 9.0 cm 1 mm 4) ( 6.5~7.5 cm ),, 8.0 cm;, 9.0 cm : 1),,,,, ; 2),,,, 7 电 磁 学 法 及 其 应 用 ( ) ;,, (NMR) (ESR) NMR, ;, ; ESR,, ESR, 案 例 : 鸡 蛋 变 性 过 程 监 控, [10], 15,,, ;,,, ;,,, 1 min, 6 min,,, 1~10 min,,,,,,, 8 min, 5 min,,,,
5 : 411 15 Fig. 15 Shell eggs cooked in different time under magnetic resonance imaging 8 力 学 法 及 其 应 用 ( ), 案 例 : 甜 瓜 成 熟 度 无 损 检 测 [11],,, 16( ) 16( ) 45 ~90 ; 1~4 mm; 250~700 gf; 37~50 m/s,,,,,, 9 太 赫 兹 光 谱 法 及 其 应 用 ( THz T ) 0.1~10 THz (1 THz =1024 GHz), THz, THz, THz, THz 16 ( ), ( ), ( ) Fig. 16 Melon maturity test (on),instrument structure diagram (in), vibration velocity curve ( below), 20 90,, (THz-TDS), 20,, 21 太 赫 兹 波 独 特 的 特 点 :,
412 3 X, 1 THz 4 mev, X,, DNA,,,,,,,,, 案 例 : 太 赫 兹 时 域 光 谱 无 损 检 测 核 桃,,, [12] :,, THz THz,, 17, Savitzky-Golay (25,3) 17, ; 17,,,, ; 17,, Fig. 17 17 THz-TDS( : ; : ) Different walnut sample and reference THz-TDS(left: the original time-domain spectroscopy; right: after pretreatment time-domain spectroscopy) 18 / ( : ; : ; : ) Fig. 18 Mildew, pest, normal walnut shell / core absorption spectrum (left: shell absorption spectrum; absorption spectrum graph: benevolence; right: shell and kernel superposition of the absorption spectrum)
5 : 413, f n k a, 0.2~1.5 THz, 18,, 18,,,,, 18,,,,,, 参 考 文 献 [1],. [J]., 1999, 1: 54 57. [2]. 壊 壊 壊 [M]. SCIENCE FORUM, 2003. [3],,,. NIRS [J]., 2008, 28(10): 2321 2324. [4] Wang D, Ma ZH, Han P, et al. Research on NIR Micro-Imaging for Lime in Wheat Flour[J]. Sensor Letters, 2012, 10(1 2): 252 257 [5]. [D]., 2009 [6],. [J]., 2012, 29(1): 86 89 [7],,. [J]., 2012, 32(7): 1829 1833. [8]. X [J]., 1998, 12: 97 101. [9]. [D]., 2011 [10],,,. [J]., 2008, 29(8): 112 114. [11] 節, 純,,. 壊 壊 壊 [J]. 業 誌, 1992, 39(6): 465 470. [12],,. [J].,. ( 责 任 编 辑 : 张 宏 梁 ) 1958 1997 2 1 948 1 863 SCI EI 26 5 5 2003 X 2008 MWPLS SiPLS 2 2008 Determination of protein in raw milk using shortwave near infrared transmittance 1 2009 2011