一種輻照食品的快速無損檢測方法技術

本發明專利技術涉及一種輻照食品的快速無損檢測方法，所述方法包括以下步驟：(1)采集待測樣品的太赫茲折射率譜數據；(2)從所述太赫茲折射率譜數據中提取分別與特征頻率ν1、ν2對應的特征數據R1、R2；(3)利用所述ν1、ν2以及R1、R2計算特征值，并根據所述特征值判斷樣品是否為輻照食品。本發明專利技術提出的輻照食品快速無損檢測方法擴展了振動光譜在劣變食品鑒別領域的應用，該方法具有分析速度快、準確率高、工作效率高、綠色無污染等特點，不僅可以為劣變食品快速無損鑒別提供有力保障和技術支持，而且對保障食品質量安全、促進食品市場健康發展、快速無損檢測儀器的研發等方面具有積極作用和借鑒意義。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及食品質量安全領域，具體涉及一種輻照食品快速無損檢測方法。
技術介紹
食品是迄今為止人類賴以生存的重要物質。隨著生產力發展和社會進步，對食品質量安全的關注日益提高。食品質量安全包含兩個方面的含義，其一是質量，即營養成分的含量是否達標、風味是否良好；其二是安全，即是否存在危害或潛在危害人類健康的物理、化學、生物及其他各方面可能的因素。隨著現代工業的發展，食品加工技術不斷進步，一些加工手段被廣發應用。以輻照為例，目前已經被廣泛應用于調料等的殺菌、殺蟲、防腐處理中。輻照處理具有快速、高效的特點，但是產生輻照的放射性同位素具有一定的危險性，并且有些食品，特別是脂肪含量高的食品，在輻照過程中會導致脂肪酸鏈的斷裂，亦即食品品質受到嚴重影響，食用后對身體健康不利，因此輻照處理目前而言尚不能應用于全部食品的前處理。由此可見，無論從質量角度，還是安全角度，針對人們對食品的大量需求，建立一種輻照食品快速無損檢測方法則成為亟待解決的問題。對輻照食品的鑒別，目前現有技術以同位素分析為主，但是該方法存在操作較繁瑣、耗時長、對操作者的專業性要求高以及檢測效率低等諸多問題，難以適應大量樣品鑒別的需要。振動光譜是一種基于物質分子的振動、轉動能級躍遷對電磁波產生吸收的光譜。根據量子力學原理，當電磁波的能量和物質分子的振動、轉動能級躍遷能量差相等，且滿足振動光譜發生條件時，會產生振動光譜吸收。常見的振動光譜有：近紅外光譜、中紅外光譜、拉曼光譜、太赫茲波譜等。振動光譜技術具有采樣速度快、分析效率高、綠色無污染等特點，目前已在生命科學、醫學及生理學、藥物學、農學、化學等諸多領域具有廣泛應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，針對劣變食品快速無損鑒別難題，提供一種基于振動光譜技術的輻照食品快速無損檢測方法，其目的是對輻照食品進行快速無損鑒別。本專利技術所述方法具有分析速度快、準確率高、工作效率高、綠色無污染等特點，可以對輻照食品進行快速無損鑒別，并且對保障食品質量安全、促進食品市場健康發展以及快速無損檢測儀器的研發等方面具有積極作用和借鑒意義。具體而言，本專利技術提供了一種輻照食品快速無損檢測方法，所述方法的流程如圖1所示，所述方法包括以下步驟：(1)采集待測樣品的太赫茲折射率譜數據；(2)從所述太赫茲折射率譜數據中提取分別與特征頻率ν1、ν2對應的特征數據R1、R2；所述特征頻率ν1、ν2分別位于0.33THz～0.85THz頻率范圍內和0.99THz～1.80THz的頻率范圍內；(3)將所述ν1、ν2以及R1、R2代入公式I，計算特征值；當所述特征值小于或等于0時，判斷樣品為輻照食品；當所述特征值大于0時，判斷樣品為非輻照食品。本專利技術所述食品具體是指油料作物，優選為花生，如紅花生或白花生。本專利技術所述輻照是一種新的農產品前處理技術，亦可稱為“被放射性同位素照射”或簡稱為“照射”，其輻照源為電離輻射源，優選為放射性同位素；具體是指利用放射性同位素所發出的射線對DNA的作用，對食品進行滅菌和減活。亦即，“輻照前”、“未輻照”等同于“照射前”、“未照射”，而“輻照”、“輻照后”等同于“照射”、“照射后”。具體操作方法為：用放射性同位素照射農產品/食品，以本領域實現滅菌保鮮目的常規照射程度為限；所述放射性同位素可選用137Cs、60Co等。對于本專利技術提供的方法而言，優選適用于經60Co處理的輻照食品。本專利技術優選所述輻照食品吸收的輻照劑量不小于1kGy。本專利技術通過大量實驗發現，包括近紅外光譜、中紅外光譜、拉曼光譜、太赫茲波譜等在內的振動光譜中，太赫茲波譜(THz Spectroscopy)對電力輻照食品的檢測準確性高、穩定性強。本專利技術進一步優選采集待測樣品的太赫茲折射率譜(Refractive Index Spectrum)，所述折射率譜的檢測效果明顯優于吸光度譜、吸收系數譜、透過率譜、時域譜、折射率譜等其它光譜表現形式。本專利技術所述步驟(1)中，利用太赫茲波譜儀結合衰減全反射附件采集待測樣品的太赫茲折射率譜數據；所述太赫茲波譜儀的分辨率為0.0050THz～0.1000THz，優選為0.0070THz～0.0080THz。本專利技術所述步驟(1)中，以單粒花生為單位進行太赫茲折射率譜數據的采集。在實際操作中，將一粒花生放入太赫茲波譜儀進行檢測即可。為了使檢測結果更準確，本專利技術優選在計算特征值之前，對所述太赫茲折射率譜數據進行預處理。所述數據預處理包含數據中心化(Meaning)、數據歸一化(Auto Scaling)、平滑(Smooth)、導數(Derivative)、去趨勢(Detrending)、多元散射校正(MSC)、數據標準化(Normalization)、標準正態變量變換(SNV)中的一種或幾種，優選標準正態變量變換(SNV)。本專利技術所述特征頻率ν1、ν2均位于太赫茲波譜0～2THz頻率范圍內。具體而言，兩個特征頻率為分別位于0.33THz～0.85THz頻率范圍內和0.99THz～1.80THz頻率范圍內的任意具體的頻率值。本專利技術進一步優選所述特征頻率ν1、ν2為分別位于0.38THz～0.61THz頻率范圍內和1.06THz～1.41THz頻率范圍內的任意具體的頻率值。在上述優選頻率范圍內，計算所得的特征值準確，判斷結果的正確率高。作為本專利技術的優選方案，所述待測樣品為花生，優選為白花生；檢測的目標為判斷待測食品是否為經60Co處理且吸收的輻照劑量不小于1kGy的輻照花生；所述方法包括以下步驟：(1)取待測的花生樣品，采用太赫茲波譜儀結合衰減全反射附件采集其太赫茲折射率譜數據；對所述太赫茲折射率譜進行標準正態變量變換預處理；(2)從所述太赫茲折射率譜數據中提取分別與特征頻率ν1、ν2對應的特征數據R1、R2；所述特征頻率ν1、ν2分別位于0.38THz～0.61THz和1.06THz～1.41THz的頻率范圍內；(3)將所述ν1、ν2以及R1、R2代入公式I，計算特征值；當特征值小于或等于0時，判斷樣品為輻照花生(經60Co處理且吸收的輻照劑量不小于1kGy)，當特征值大于0時判斷樣品為非輻照花生(未經60Co處理或經60Co處理但吸收的輻照劑量小于1kGy)。本專利技術提出的輻照食品快速無損檢測方法擴展了振動光譜在劣變食品快速無損鑒別方面的用途。該方法具有分析速度快、準確率高、工作效率高、綠色無污染等特點，不僅可以為劣變食品快速無損鑒別提供有力保障和技術支持，而且對保障食品質量安全、促進食品市場健康發展、快速無損檢測儀器的研發等方面具有積極作用和借鑒意義。附圖說明圖1為本專利技術所述輻照食品快速無損檢測方法流程圖；圖2為實施例1所述花生經SNV預處理的太赫茲折射率譜圖及特定頻率位置示意圖；圖3為實施例2所述花生經SNV預處理的太赫茲折射率譜圖及特定頻率位置示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。以下各實施例中，所使用的儀器為太赫茲波譜儀，型號：TAS7500SP，日本AdvanTest公司；附件：衰減全反射附件。儀器參數：波譜分辨率：0.0076THz，波譜范圍：0THz-4THz，累加次數：2000次，以衰減全反射附件空光路作參比。數據處理：本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輻照食品的快速無損檢測方法，其特征在于，所述食品為油料作物；所述方法包括以下步驟：(1)采集待測樣品的太赫茲折射率譜數據；(2)從所述太赫茲折射率譜數據中提取分別與特征頻率ν1、ν2對應的特征數據R1、R2；所述特征頻率ν1、ν2分別位0.33THz～0.85THz和0.99THz～1.80THz的頻率范圍內；(3)將所述ν1、ν2以及R1、R2代入公式I，計算特征值；當所述特征值小于或等于0時，判斷樣品為輻照食品；當所述特征值大于0時，判斷樣品為非輻照食品。

【技術特征摘要】
1.一種輻照食品的快速無損檢測方法，其特征在于，所述食品為油料作物；所述方法包括以下步驟：(1)采集待測樣品的太赫茲折射率譜數據；(2)從所述太赫茲折射率譜數據中提取分別與特征頻率ν1、ν2對應的特征數據R1、R2；所述特征頻率ν1、ν2分別位0.33THz～0.85THz和0.99THz～1.80THz的頻率范圍內；(3)將所述ν1、ν2以及R1、R2代入公式I，計算特征值；當所述特征值小于或等于0時，判斷樣品為輻照食品；當所述特征值大于0時，判斷樣品為非輻照食品。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述食品為花生，優選為紅花生或白花生。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述輻照食品的輻照源為電離輻射源，優選為放射性同位素，進一步優選為137Cs或60Co。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述輻照食品吸收的輻照劑量不小于1kGy。5.根據權利要求1～4任意一項所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，利用太赫茲波譜儀結合衰減全反射附件采集待測樣品的太赫茲折射率譜數據；所述太赫茲波譜儀的分辨率為0.0050THz～0.1000THz，優選為0.0070THz～0.0080THz。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，以單粒花生為單位進行太赫茲折射率譜數據的采集。7.根據權利要求1～6任意一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)還包括對所述太赫茲折射率譜數據進行預處理；所述預處理方法選自數據中心化、數據歸一化、平滑、導數、去趨勢、多元散射校正、數據標準化、標準正態變量變換中的一種或幾種。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述預處理方法為標準正態變量變換；對于每一條太赫茲折射率譜數據，按照以下步驟進行標準正態變量變換；其中，Xi代表樣品的太赫茲折射率譜數據中第i個數據點的數據值，所述i＝0，1，2…n-1，n；(1)按照公式II，計算所述太赫茲折射率譜數據中全部數據點的平均值XM； X M = 1 n Σ i = 1 n X i - - - I I ; ]]>(2)按照公式III，計算所述太赫茲折射率譜數據中全部數據點的樣本標準差S； S = Σ ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王冬，馬智宏，陳早艷，潘立剛，王紀華，
申請(專利權)人：北京市農林科學院，
類型：發明
國別省市：北京;11