這是一次真實(shí)的實(shí)驗(yàn):把一塊色澤光亮的豬肉遞到王大媽面前讓她來(lái)分辨這塊肉是否達(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn)，做了幾十年家庭主婦的王大媽先是摸了摸，又聞了聞，自信地說(shuō),依我看這塊肉沒(méi)什么問(wèn)題。

 

　　工作人員迅速手持檢測(cè)探頭對(duì)一整塊肉進(jìn)行光譜掃描，檢測(cè)裝置在1秒鐘內(nèi)通過(guò)成像和分析，得出的數(shù)據(jù)顯示這是一塊外表光鮮實(shí)則變質(zhì)的豬肉，檢測(cè)結(jié)果讓王大媽大吃一驚。在這次互動(dòng)中，王大媽聽(tīng)到了一個(gè)新鮮詞兒“無(wú)損檢測(cè)”，她不禁感嘆到：是啥玩意兒這么神奇?

 

　　近期，在“2013年全國(guó)包裝與食品工程農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)術(shù)年會(huì)”上，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院的彭彥昆教授作了一個(gè)報(bào)告——“在農(nóng)產(chǎn)品/食品加工和包裝產(chǎn)業(yè)鏈中的品質(zhì)安全無(wú)損快速檢測(cè)技術(shù)與裝備”，詳細(xì)介紹了其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的肉品檢測(cè)裝置及其功能，引起了眾多專(zhuān)家、企業(yè)的興趣和關(guān)注。讓王大媽感到神奇的正是該技術(shù)。

 

 

 

　　不留疤痕的“無(wú)創(chuàng)手術(shù)刀”

 

　　農(nóng)畜產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量安全檢測(cè)，既保障著百姓日常飲食健康，也影響著農(nóng)畜產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易。無(wú)損檢測(cè)也叫非破壞檢測(cè)和非接觸檢測(cè)。認(rèn)識(shí)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，不能不提起傳統(tǒng)的破壞性檢測(cè)。

 

　　如果我們把傳統(tǒng)的破壞性檢測(cè)比作一把“鋒利的手術(shù)刀”，經(jīng)過(guò)這把手術(shù)刀將肉食品“殘忍”地分割后才得知其內(nèi)部狀況。相比之下，無(wú)損檢測(cè)則可看做是把“不留疤痕”的“無(wú)創(chuàng)手術(shù)刀”。

 

　　“我們知道，紅色的和黃色的兩個(gè)蘋(píng)果，放到紅光的暗室里，他們反射的光強(qiáng)是不一樣的，所以利用反射光可以判斷蘋(píng)果的顏色。”彭彥昆解釋道，簡(jiǎn)單地說(shuō)，經(jīng)過(guò)光譜掃描可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，獲取被檢測(cè)物質(zhì)的特征信息，然后通過(guò)分析這些特征信息得到其物理、化學(xué)和生物屬性。

 

　　不同的物質(zhì)成分具有不同的光譜特征波長(zhǎng)，特征波長(zhǎng)處的反射光譜強(qiáng)度能反映物質(zhì)成分的含量，一般用可見(jiàn)光/近紅外光源照射被檢測(cè)物質(zhì)后，再通過(guò)光譜解析建立的數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型就可自動(dòng)算出結(jié)果，“無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)單品整個(gè)過(guò)程一般不到1秒鐘，而傳統(tǒng)破壞性檢測(cè)一般長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)甚至幾天。”

 

　　記者跟隨彭教授來(lái)到實(shí)驗(yàn)室。他拿出手持儀器對(duì)一塊牛肉進(jìn)行簡(jiǎn)單地照射后，分析儀就得出了數(shù)據(jù)：新鮮度、細(xì)菌總數(shù)、含水量、pH值、色澤，以及其他品質(zhì)安全指標(biāo)等。這樣，無(wú)論這塊牛肉是過(guò)期的、被污染的、注水的、還是不符合食用標(biāo)準(zhǔn)的，都能被檢測(cè)出來(lái)。“對(duì)物理特征和化學(xué)成分不一樣的牛肉，當(dāng)用一束光照射它時(shí)，從它表面的反射光就不一樣。對(duì)不同牛肉，它的反射光的強(qiáng)度大小和峰值位置就不一樣。這些差別信息反映了牛肉的品質(zhì)安全狀況，叫做品質(zhì)安全特征信息。通過(guò)特征信息，再結(jié)合其他數(shù)學(xué)分析方法就能找到牛肉具體的嫩度、水分、細(xì)菌總數(shù)等與光學(xué)特征性的關(guān)系，并且能用數(shù)學(xué)公示表達(dá)。”

 

　　“不論是肉類(lèi)或蔬菜，檢測(cè)機(jī)理類(lèi)似，但不同的檢測(cè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的硬件構(gòu)成、預(yù)測(cè)模型不同。”所以，彭彥昆帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了果蔬農(nóng)藥殘留快速實(shí)時(shí)檢測(cè)、水果品質(zhì)在線(xiàn)分選、豬肉品質(zhì)安全多指標(biāo)同時(shí)自動(dòng)在線(xiàn)無(wú)損檢測(cè)等10套系列裝置。

 

　　這些檢測(cè)裝置分為在線(xiàn)式和手持便攜式。前者可用于大型家畜屠宰廠(chǎng)、肉品加工廠(chǎng)、肉品包裝和配送企業(yè)等。后者可用于小型肉品加工企業(yè)、肉品商場(chǎng)、飯店、肉品監(jiān)管部門(mén)等。

 

　　“無(wú)創(chuàng)手術(shù)刀”優(yōu)勢(shì)明顯

 

　　“傳統(tǒng)檢測(cè)方式是人工抽樣，需要樣品的提前處理，必須要受過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的技術(shù)人員來(lái)操作，可即便這樣，人為誤差還是比較大。”彭教授介紹，人工抽樣的方法不但無(wú)法實(shí)時(shí)獲得結(jié)果，還破壞樣品并且有抽樣的局限性，更是無(wú)法用于在線(xiàn)檢測(cè)，進(jìn)行高通量逐一樣品的食用安全性篩查和品質(zhì)分級(jí)。

 

　　而無(wú)損檢測(cè)這把“無(wú)創(chuàng)手術(shù)刀”則無(wú)需將檢測(cè)對(duì)象破壞，不僅能及時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)出不良肉食產(chǎn)品，避免了不良產(chǎn)品售后召回的往返周折，在完成檢測(cè)的同時(shí)也能按品質(zhì)進(jìn)行分級(jí)，而且無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化程度高，還保證了逐個(gè)樣品檢測(cè)，不會(huì)出現(xiàn)漏檢，更重要的是還可以合理利用在線(xiàn)分級(jí)技術(shù)，大大提升產(chǎn)品附加值。

 

　　“但是，這并不意味著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以面面俱到。”在農(nóng)畜產(chǎn)品的生化成分檢測(cè)方面，如三聚氰胺、瘦肉精等，檢測(cè)精度還不理想。在無(wú)損檢測(cè)中，精度是各國(guó)學(xué)術(shù)界所面臨的共同問(wèn)題，“這主要由于現(xiàn)在光學(xué)技術(shù)的分辨率和解析度還有待于提高。”

 

　　發(fā)現(xiàn)光學(xué)信號(hào)在農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部擴(kuò)散形態(tài)模具

 

　　記者了解到，目前只有少數(shù)先進(jìn)國(guó)家，可以利用光譜技術(shù)進(jìn)行農(nóng)畜產(chǎn)品無(wú)損快速檢測(cè)。德國(guó)、美國(guó)、丹麥和日本等國(guó)學(xué)者，已經(jīng)利用可見(jiàn)/近紅外光譜技術(shù)取得了一定成果。

 

　　彭教授向記者介紹，日本學(xué)者是根據(jù)肌肉的大理石紋狀、肉的色澤等方面評(píng)定牛肉等級(jí)，歐盟則是根據(jù)胴體肥瘦和結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，而美國(guó)是通過(guò)生理成熟度和大理石花紋來(lái)評(píng)定牛肉品質(zhì)。值得一提的是，“光譜技術(shù)應(yīng)用于檢測(cè)肉類(lèi)品質(zhì)安全的研究，多處于實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究狀態(tài)�，F(xiàn)今除了德國(guó)的胴體瘦肉率分級(jí)外，還沒(méi)有實(shí)用的檢測(cè)技術(shù)及裝置系統(tǒng)問(wèn)世。”

 

　　這意味著，彭彥昆的農(nóng)畜產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與裝置目前處在國(guó)際領(lǐng)先水平。他們發(fā)現(xiàn)了農(nóng)畜產(chǎn)品內(nèi)部光的漫散射規(guī)律為洛倫茲分布函數(shù)，并提出了從農(nóng)畜產(chǎn)品的光譜空間擴(kuò)散輪廓求取洛倫茲參數(shù)的方法，解明了農(nóng)畜產(chǎn)品光學(xué)擴(kuò)散特征洛倫茲參數(shù)與其品質(zhì)安全參數(shù)的關(guān)系。“簡(jiǎn)單說(shuō)，就是發(fā)現(xiàn)了光學(xué)信號(hào)在農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部擴(kuò)散形態(tài)的模具，模具的尺寸參數(shù)能反映其品質(zhì)安全性。”

 

　　成為目前核心關(guān)鍵技術(shù)

 

　　以次充好，掛羊頭賣(mài)狗肉……在食品安全成為社會(huì)關(guān)鍵詞的背景下，有著多年相關(guān)研究積累的彭彥昆將研究重心放在了農(nóng)畜產(chǎn)品的無(wú)損檢測(cè)上。

 

　　他們?cè)谘芯窟@些裝置之初，并沒(méi)有可供借鑒的現(xiàn)成技術(shù)。經(jīng)過(guò)5年多的實(shí)踐，在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家863高技術(shù)計(jì)劃、公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)家科技支撐計(jì)劃等項(xiàng)目的支撐下，他們研發(fā)的農(nóng)畜產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，成為目前在線(xiàn)檢測(cè)主要農(nóng)畜產(chǎn)品品質(zhì)安全參數(shù)的系列核心關(guān)鍵技術(shù)。檢測(cè)生產(chǎn)率為1—3個(gè)樣品/秒、生鮮肉水分、嫩度、新鮮度、細(xì)菌總數(shù)等的檢測(cè)準(zhǔn)確度均≥90%，牛肉大理石花紋和豬胴體背膘厚的檢測(cè)準(zhǔn)確度均≥95%。

 

　　記者借用教育部科技成果鑒定專(zhuān)家給予這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)的鑒定意見(jiàn)，“總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中新鮮度、色澤、大理石花紋和細(xì)菌總數(shù)在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)居國(guó)際領(lǐng)先水平”。

 

　　相信在不久的將來(lái)，我們的生活也許將會(huì)真正擺脫以次充好肉、注水肉、污染肉、腐敗肉和變質(zhì)肉。

 

　　無(wú)損檢測(cè)技術(shù)一直在轉(zhuǎn)變

 

　　在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究上，各國(guó)國(guó)情的差異決定了研究方向、重點(diǎn)和研究對(duì)象的不同。一些發(fā)達(dá)國(guó)家研究的方向和重點(diǎn)更加側(cè)重于產(chǎn)品品質(zhì)、外觀(guān)、口感等方面的檢測(cè)技術(shù)，而我國(guó)因地制宜地將無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的首要目標(biāo)定為能精確檢測(cè)產(chǎn)品是否安全，是否適宜食用。同時(shí)，由于各國(guó)民眾飲食習(xí)俗的差異，美國(guó)等一些國(guó)家所研究的肉類(lèi)檢測(cè)對(duì)象多為雞肉，而我國(guó)則要將豬肉作為主要的檢測(cè)對(duì)象。

 

　　回顧“無(wú)損檢測(cè)”的研究過(guò)程，彭教授不勝感慨。2007年，他通過(guò)申請(qǐng)國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、“863”等項(xiàng)目從無(wú)損檢測(cè)的基礎(chǔ)性研究開(kāi)始，至2012年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究的農(nóng)畜產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)的項(xiàng)目課題已進(jìn)入了中期階段。

 

　　這6年，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)一直在轉(zhuǎn)變——由基礎(chǔ)研究的探索轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用性技術(shù)的研究;由檢測(cè)方法研究逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)裝備的開(kāi)發(fā)研究;由對(duì)單一對(duì)象檢測(cè)方式的研究轉(zhuǎn)變?yōu)槟軐?duì)多種產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè);由對(duì)最初只能檢測(cè)肉類(lèi)嫩度信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢酝瑫r(shí)檢測(cè)肉類(lèi)多種品質(zhì)信息;由靜態(tài)檢測(cè)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)在線(xiàn)式的動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝備。

 

　　今年，除了又新增肉類(lèi)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究項(xiàng)目外，農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)的“果蔬農(nóng)藥殘留光學(xué)無(wú)損快速檢測(cè)核心技術(shù)引進(jìn)與示范”和科技部批準(zhǔn)的“中式菜肴原料與植物性原輔料質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)與裝備研發(fā)”也將開(kāi)始由實(shí)驗(yàn)室研究。