超声波技术及其在食品行业中的应用

薛磊

山西开放大学（太原 030000）

如今，我国食品行业保持着强劲的发展态势，食品市场竞争的程度日益加剧，为了能够在愈演愈烈的行业竞争中成功立足并突出重围，各大食品企业不断加大新品研发，并且注重提升食品的质量，加强食品生产成本的控制。而近年来屡被曝出的食品安全事件引发社会民众的高度重视，人们加强对食品安全问题的关心，并且对食品质量与安全提出更高要求，而这也在一定程度上促进食品安全检测工作的开展。在此背景下，超声波技术凭借着操作便捷、效果精准、检测速度快等优势而受到青睐，并在食品行业得到大力推广和积极应用。鉴于此，对超声波技术在肉类食品、乳制食品、充气食品、饮料酒类食品检测中的应用情况进行细致、深入分析。

1 超声波技术应用于食品行业的主要形式

1.1 无损检测

无损检测技术是指使用脉冲技术消除食物中的化学药品残留，并且不会对食物品质造成任何不良影响。在进行无损检测时，需要特别注意：一是不适用于透明类食品测试，否则会影响检测结果的精准度；二是应基于食品的检验特性进行分析，主要分析的是食品材料与结构等内容，并根据分析结果选择合适的超声波技术。

1.2 超声波提取技术

超声波提取技术能够在50~120 ℃的环境下对食品质量进行准确快速地检查。一般来讲，食品在高温或低温环境下，其品质可能会因内部分子结构变化而变差，导致食物品质降低，影响顾客的食用安全性和口感。对此，可通过超声波技术检测出食品中含有的风味剂、生物酶等活性物质，确保这些物质保持最佳储存状态。超声波提取技术的优势在于无需提取检测材料的相关溶剂，也不需要对被检测材料进行搅拌，有利于保证食品的完整性，能够缩短材料提取周期，提高食品检测效率。超声波提取技术在生物酶提取检测中取得积极应用[2]。

1.3 结晶控制技术

结晶控制技术主要利用超声波的良好定向效果，有效控制食物内部的结晶速度，以确保食物内部的晶体不被外部污染。结晶控制技术在冰淇淋、海鲜等各种冷冻食品的生产和储存方面得到积极应用。

2 超声波检测技术在各类食品中的检测

2.1 超声波技术在肉类食品检测中的应用分析

在我国食品消费方面，肉制品的消费量一直居高不下，特别是随着国民经济的不断发展，广大民众的经济收入明显增多，人们的肉制品摄入量增多，并且，肉制食品的存放时间越长，其内部含有的病毒、细菌就会越来越多，如果人们食用到变质的肉制食品，其身体健康甚至生命安全就会受到威胁，所以，肉制品质量安全开始受到高度重视。

一直以来，行业人士多通过酸水解检测方法对肉类食品的脂肪含量进行检测，但是此检测方法不仅操作复杂，并且检测精度不稳定。通过超声波技术对肉类食物进行检测，能够比较快速精准地检测出精制肉和肥肉的之比，因此，可通过超声波技术区分肉类的质量，以此保证食用肉类食品的质量与价值。然而，超声波技术在肉制品安全检测方面应用有限，正处于探索发展时期。这是因为通过超声波对肉制类食品进行检测时，超声波大概率会破坏食品中的纤维蛋白，并且肉制品承受超声波的上限是10 kHz，而在运用超声波进行检测时，超声波频率往往远超过10 kHz，因此会导致肉类食品中的纤维蛋白，使食品渗出大量液体，造成肉质纤维之间粘连，继而导致肉的品质变差[3]。

所以，在肉类食品检测方面，超声波只被用于检测和区分肥肉和瘦肉，在其他方面的检测还有待进一步探索和完善。

2.2 超声波技术在乳制食品检测中的应用分析

以牛奶、奶酪等为代表的乳制食品在广大民众的食品消费榜单中占据极其重要的地位，它们在提供人体摄取营养、保障人体机能、改善人体身体素质等方面发挥极其重要的作用。

在对乳制品进行检测时，由于乳制品中的粒子本身表现出较强的散光特性，所以会造成液体处于明显的浑浊状态。通过常规技术进行检测时，第一步需要取样，并且要将乳制品中的油相与水相进行分离，通过常规技术检测油相，基于常规技术的检测方法既需要耗费大量的时间，投入较多资源，并且检测结果的精准度难以得到有效保障。有食品企业通过光学显微镜对乳制品进行检测，如通过光学显微镜对牛奶这一乳制品进行检测，虽然其检测速度比较快，但是无法观测到液体分子的结构及运行状态，所以检测精准度不高。但是通过超声波技术对牛奶等之类的乳制品进行检测时，既能大幅缩短乳制品的检测时间，还能精准检测出被包装的乳制品是否存在凝聚的情况，另外，通过超声波技术进行检测，能大幅降低牛奶的脂肪球直径，使其由最初的2.79~3.08 μm变小至0.57~ 0.95 μm，有利于油脂与水之间深度融合，减少分层，继而使得牛奶品质得到进一步改善。

2.3 超声波技术在充气食品检测中的应用分析

充气食品在人们的食品消费榜单中尤为常见，如塑料袋包装的零食等，它们最突出的特点是包装袋内被注入大量的空气。超声波技术已广泛应用于充气类食品检测，但是通过超声波技术对此类食品进行检测时，包装袋中的空气会对检测结果的精准度产生较为显著的影响，究其原因，包装袋中的空气会使超声波在传播过程中出现频率变化，以此造成超声波结构出现显著改变，继而影响检测结果的精准性。

实践证实，在充气类食品中引入超声波技术进行检测，其检测速率、检测准确率皆优于传统技术，并且此技术不会对包装袋内的气体带来污染和破坏，所以，该技术在充气类食品检测中应用比较广泛。

2.4 超声波技术在饮料酒类食品检测中的应用分析

我国饮料酒类的消费量不断增加，饮料酒类食品基本上都以液体的形式进行贮存。对于这类食品来讲，最基本的溶剂是水，但是不同饮品存在着不同溶质，并且其溶解度也不尽相同，导致检测难度升级。特别是口味比较丰富的饮品，因各种溶质的密度高度不一，所以，在融合时容易出现新密度的液体，而通过超声波技术对饮料酒品进行检测时，其检测结果会因穿透于不同液体的密度不同而产生较大误差，造成检测结果不一致[4]。

不过这并不意味超声波技术无法应用于饮料酒类食品检测，在实践中，可通过超声波技术检测此类食品有无过期，一般来讲，过期饮品与正常保质期内饮品的密度不同，所以，可通过超声波技术比较快速准确地检测出饮品是否处于可食用期间，并且超声波技术检测不会导致饮品性质发生变化，有利于保障饮品质量安全[5]。

3 超声波技术在食品行业中的其他应用

超声波在食品行业中并非只能够应用于食品检测，也可通过其特有的功能对食品产生一定的物理和化学作用，从而使其在提高效率、节约原料的基础上进一步提升产品质量。

3.1 通过超声波快速精准地提取生物物质

实践证实，采用19.3 kHz的超声波从甜菜中提取糖，可使提取时间缩短一半，产量提高12%~14%。从葵花籽中提取油可使产量提高27%~28%。用400 kHz、声强6.5~62 W/cm2的超声提取花生油，能使花生油的产量增加2.76倍。在提取鱼肝油方面，主要通过熔出法进行提取，不仅出油率低，还会使维生素在高温环境下受到破坏，有研究尝试通过300，600，800和1 500 kHz的超声提取鳕鱼鱼肝油，能够在2~5 min内使鳕鱼组织内所含的油脂100%地游离出来，并且不会破坏组织中的维生素。此外，超声波在提取咖啡方面也表现出强大优势，能够在非常短的时间内（约2、3 min）从含咖啡的植物中提取出所有的咖啡。由此可知，超声波在提取生物物质方面具有快速、精准的优势，应用前景比较广阔[6]。

3.2 超声波加速细化、乳化和扩散

巧克力、果酱等食品在生产过程中往往需要经过乳化、细化等一系列专业处理，如果乳化、细化工艺不成熟，会导致奶油和脱脂奶不分层，降低感官质量，这样不会影响降低食品生产效率，还会影响食品质量，所以，食品的乳化、细化处理尤为重要。有研究通过超声波对食品进行细化、乳化处理，结果显示，基于超声波技术的细化、乳化工艺不仅能大大地缩短生产周期，还能够改善口味、提高食品加工质量，明显比传统的机械或化学方法更胜一筹。

3.3 超声波促进凝聚、加速沉淀

在现实中，酱油、酒类等液体类食品不仅需要达到国家规定的质量标准，还需要保持良好的清澈感、透明感，否则会影响消费者的感官体验。无论是采用传统的机械法，还是各种化学方法，都需要耗费大量的时间进行静置沉淀，而运用超声波技术则能够有效缩短酱油、酒类等液体类食品的沉淀时间，并且会进一步增强液体的清澈感、透明感。实践证实，如用400 Hz超声波处理酱油，一般只需要1~2 min就可以获得良好的沉淀效果。对于葡萄酒中存在的悬浮物，如果用传统方法进行沉淀处理，一般需要4~10 d的时间，而使用超声波技术，一般只需要1~2 h即可。由此可见，超声波在食品处理环节能够起到促进凝聚、加速沉淀的作用。

4 结语

综上所述，超声波在食品检测方面发挥着不容小觑的作用，在肉类食品、乳制食品、充气食品、饮料酒类食品、果蔬类食品检测中引入和应用超声波技术，不仅能够提高检测效率和准确度，还不会对食品品质造成不良影响。所以，超声波技术在食品检测领域应用前景广泛，而这也是超声波技术受到食品行业青睐的主要原因。另外，超声波技术也可以通过其特有的功能对食品产生一定的物理和化学作用，从而使其在提高效率、节约原料的基础上进一步提升产品质量，如可以在提取生物物质、处理乳制品等方面发挥积极作用。超声波技术在食品行业的应用前景广阔，在食品检测方面的研究与应用还有待进一步探索。