CT无损检测技术在食品检测中的应用

杜海云 张倩 贝峰

随着我国科学技术、经济社会的迅速发展，人们越来越在意自己的身体健康，并注重食品质量与安全，与此同时，食品企业与国家也加大了对食品安全与质量等问题的关注。无损检测技术近年来已越来越多地被應用于食品质量安全检测中，且发挥出了重要的作用。本文以CT无损检测技术在食品检测中的应用为主题，结合笔者自身的实际经验与工作实践，简述在食品品质检测中应用CT无损检测技术的相关问题，旨在提供更多有关食品品质的理论支持。

一、CT无损检测技术的原理与装置研究

通过X射线沿不同方向束对具有一定厚度的样品进行多维度扫描，同时与计算机所获取到的数据信息相结合，对其进行重建后得到的断层面影像，即CT无损检测技术。典型的CT技术系统由检测器、光源、计算机以及旋转样品台组成，其中光源的组成为X射线管，可用来发射X光子形成X射线。X射线作为一种电磁辐射光，具有能量高、短波长等特点，可穿透一系列不透明物质。此外，在高能光子、电子的相互作用下亦可产生光子通量差异，引发电离效应，从而有利于放射线图像的创建。旋转样品台可使样品稳定旋转，确保其均匀地受到X射线照射。电子传感器是CT技术系统中的常用检测器，主要可分为两类：一类为直接探测器，一类为间接探测器。前者清晰度更好，在检测具有低对比度、细微特征的样品时应用效果更佳，后者对低能X射线更加敏感，因此常用于低剂量环境中的样品检测。计算机的用途主要是对数字信号进行重建、处理，并将其转为可视灰度图像，从而使人们对其进行有效识别。

二、CT无损检测技术在食品检测中的应用研究

现阶段，在食品中应用CT无损检测技术的目的主要为分析食品的微观结构，对食品内部缺陷进行评估，还可以评估新的产品配方。以下以蔬菜、水果为例阐述该项技术的具体应用。

1.蔬菜。随着CT无损检测技术日渐提升的图像分辨率，其目前在新鲜食品中的应用极高。有研究者分别对-28℃、-80℃、-150℃以及-196℃中的干燥胡萝卜片应用该项技术，结果发现胡萝卜在-150℃的温度中冷冻更有利于保留其形状与细胞完整性。另有研究者将该项技术应用于柿子椒、蘑菇仔冷冻后的干燥微观结构中，结果均表明该项技术可使冻干蔬菜片的外部形态以及蔬菜内部的多孔微观结构呈现出来，从而提供更多有关冷冻干燥蔬菜食品加工的技术支持。以上实例可以说明，CT无损检测技术可将食物中的冰晶孔隙与分布图像准确地绘制出来，更有利于帮助检测者明确所检查食物中的营养破坏等情况，从而最大限度地提高食品价值与质量。

2.水果。在贮藏水果或水果自然生长时，若遭到害虫入侵很容易导致其质量恶化，从而降低经济价值，因此需要利用一种不会对水果造成破坏的技术为其划分质量等级。有学者在没有损表征、量化的石榴中使用CT无损检测技术检测其内部结构，发现该技术可清楚地将果实内部成分显示出来，从而更有利于将存在于其内的缺陷石榴快速整理出来，从而有利于下一步的分类售卖、处理以及保存。在我们的日常生活中，水果储存时间越长其质量越低，食用口感、内部质量以及营养价值等方面均开始下降，甚至变坏、腐烂。常规检测苹果坚硬性的方法多采取穿刺检测，但此类方法易对待测样品造成破坏，而CT无损检测技术可以完美避开上述缺点。有研究分别对存放了7天的金冠苹果、爵士苹果、布瑞本苹果以及富士苹果进行CT无损检测，结果发现爵士苹果细胞间隙较小，说明该类苹果在存放相同的时间下口感相对松脆、坚实。此外，金冠苹果与布瑞本苹果的重建图显示，此类苹果多为细长形细胞间隙，而富士苹果为多孔结构的细胞间隙，爵士苹果细胞间隙数量最少。以上研究均可说明，检验者通过观察水果的微观结构，并绘制相关的细胞间隙变化图像，来对水果质量进行区分，从而有利于商家分类销售。

总之，相较传统成像技术，CT无损检测技术具有更高的分辨率以及更强的穿透能力、检测结果更加准确、不会对样本造成破坏等优点。不过，该项技术也有一定的不足之处，比如检测相对耗时较长、设备成本较高，对检测员的数学知识、专业软件的掌握情况要求较高等。在未来，随着我国CT设备的不断普及以及软件、硬件的逐步完善，相信该项技术可以发展得更快、更好。