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高通量原位无损检测技术和装置,突破了现行感官检测方法和理化检测方法破坏样品、检测效率低、人为误差大等技术瓶颈,体现了无损、快速、实时的特点
对于刚入厨房的新手来说,如何挑选新鲜的食材无疑是一门深奥的大学问,而对于那些采购经验丰富的大厨们来说,购买食材时的“望闻问切”有时也敌不过越来越“高明”的非法添加和制假手段.
不过,这样的困扰正在因检测技术的进步而大大减少.
近日,由中国农业大学工学院教授彭彦昆主持的“生鲜肉质量安全高通量原位无损快速共性检测技术研发和应用”项目获得了2015年北京市科学技术奖二等奖.
该项技术的研发和应用,意味着借助仪器,只需轻轻一扫,便可即刻知晓生鲜肉品质的好坏和等级的优劣.第三方技术测试和科技成果鉴定认为,彭彦昆领衔的团队所研发的无损实时检测装置“总体技术水平达到国际先进,其中牛肉大理石花纹、猪牛肉新鲜度、色泽、细菌总数检测技术居国际领先.”
目前,彭彦昆领衔的团队正在不断改进有关技术和装置,在不久的将来,普通消费者借助设备来选购优质的生鲜肉或将成为现实.
无损快速实时检测
随着经济快速增长,生活水平显著提高,市场对猪肉、牛肉、羊肉等生鲜肉的需求量不断增加,同时,消费者对生鲜肉的质量安全越来越关注,对品质要求也越来越高.
传统的生鲜肉品质检测方法主要有两种：一是感官评定法,二是理化分析法,但两种方法都存在一定局限.
“感官评定法对评定人员的技术水平和经验有要求,且评定结果容易受其专业水准的影响,人为误差大.”彭彦昆告诉笔者.
理化分析法则耗费时间长,样品采集有局限,检验过程对样品有破坏性,检测结果有滞后性——采样是这种方法的第一步,之后再拿到实验室进行检测,检测通常需要绞碎或其他检测前处理,不能保存样品的完整性.从检测时间上看,通常要等待数小时甚至几天才能获得检测结果.
此外,理化检测方法漏检率高.“由于这种方法对样品有破坏且无法实时检测,对大批量样品检测时,通常只抽查,而无法对所有样品逐一检测和筛选.”彭彦昆解释,这其中就可能出现漏检的情况.
彭彦昆领衔的科研团队所研发的高通量原位无损检测技术和装置,则突破了现行感官检测方法和理化检测方法破坏样品、检测效率低、人为误差大等技术瓶颈,体现了无损、快速、实时的特点.
无损是指无损伤非接触,检测过程对样品没有破坏,不需要实验前处理；在速度上,检测速度为1～3个样品/秒或更高,检测的结果也不用漫长的等待,可即刻知晓.
在生鲜肉的实际检测中,无损、快速、实时的检测效益明显：速度快,实时检测出不良产品,避免了售后召回；节省人力,提高生产率；避免人工抽样检测的漏检且不破坏样品,降低因检测而产生的经济损失.
屠宰前、中、后检测
在中国农业大学工学院的实验室里,笔者看到了彭彦昆团队研发的多个检测装置和仪器.
彭彦昆介绍,针对屠宰前、中、后三个环节,研究团队研发了不同的适用仪器对生鲜肉质量安全进行无损快速检测.比如,屠宰前肉品质量的活体检测设备,屠宰中生鲜肉品质等级检测装置以及屠宰后检测生鲜肉多品质指标、生鲜肉细菌总数等的设备.
“简单来说,活体检测装置可以在屠宰前知道能产多少肉及活体基本健康状况.”彭彦昆说.这种装置可用于屠宰前计算产肉量,也可在平时饲养中观察牲畜的生长状况.“设计一个通道,上下及周围装上图像识别装置,当牲畜从走道走过时,设备就及时采集图像信号,结果马上能显示出来.”
在屠宰环节,按照传统的做法,区分生鲜肉的等级和品质也是依靠简单工具和人的经验,检测误差大.以显示猪脂肪多少的指标一背膘厚的检测为例,惯常做法是借助尺子或简单仪器进行人工测量,往往需要几个人协同工作,费时费力,检测的结果也不够精准.再比如生鲜肉的大理石花纹检测,通常是借助标准模板,以肉眼和经验进行比对后分级,误差较大.
而彭彦昆团队人员向笔者展示的大理石花纹检测设备,只有手持吹风机大小,而且操作简单.笔者看到,只须对准检测样品,按下按钮,检测结果即可“秒出”并自动贮存在设备中.
此外,该研究团队还研发了对生鲜肉品质的检测装备.生鲜肉的水分、嫩度、色泽、新鲜度等,这些指标均可以使用仪器同时在线检测.
实现无损、快速、实时检测生鲜肉品质好坏的奥秘是什么呢?
“我们先是研究了生鲜肉内部光的散射规律特征,技术上通过近红外光谱和高光谱成像解析,确立了生鲜肉质量安全参数和图谱信息之间的关系,通过高通量大样本实验,建立了定量预测模型.”彭彦昆说,这样一来,将图像采集的信号导入模型,便可一次性同时测得水分、嫩度、色泽等多个数值品质指标.
应用前景广阔
“不少人买肉会先看看颜色,闻闻味道,再用手按一按.”彭彦昆说,对于大多数消费者来说,判断肉新鲜和否还是凭借肉眼,以自己的经验为标准.
好消息是,或许普通消费者在不久的将来便可用便携检测装置来帮忙.彭彦昆告诉笔者,目前他们正在研制一种轻便型的生鲜肉检测设备,并将其和自主开发的手机应用软件（ApP）相关联.“一边启动手机APP,一边按下检测设备的按钮,相关信息即可传输显示在手机上.”他透露,相关的研究和实验“即将完成”,而且通过自主设计,成本大大降低.
换言之,生鲜肉高通量位无损快速共性检测技术的“用武之地”不仅仅局限在质检部门、屠宰厂以及生鲜肉加工企业,其也可满足普通消费者对生鲜肉品质安全检测把关的需求.
目前,研发团队和国内数家知名的加工企业进行了合作,正在推广示范相关技术和装置.“在生鲜肉主要质监部门、生产加工企业的推广应用显示,检测装置效益明显.”彭彦昆说.
不过,彭彦昆也强调,在目前的技术水平下,无损检测还不能完全替代传统的理化试验检测.“比如,我们现在能检测出细菌总数,但其中大肠杆菌有多少?”彭彦昆说,从理论上说,这可通过无损检测方法测得,但受制于目前芯片技术和硬件条件,暂时还未能实现.
“现在的技术发展很快,相信不久将来很快能做到.”彭彦昆表示,研究团队下一步将继续生鲜肉无损快速检测的研究,并不断完善仪器和装置,以实现生鲜肉检测的速度化和智能化.
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