一种辐照食品的快速无损检测方法技术

本发明专利技术涉及一种辐照食品的快速无损检测方法，所述方法包括以下步骤：(1)采集待测样品的太赫兹折射率谱数据；(2)从所述太赫兹折射率谱数据中提取分别与特征频率ν1、ν2对应的特征数据R1、R2；(3)利用所述ν1、ν2以及R1、R2计算特征值，并根据所述特征值判断样品是否为辐照食品。本发明专利技术提出的辐照食品快速无损检测方法扩展了振动光谱在劣变食品鉴别领域的应用，该方法具有分析速度快、准确率高、工作效率高、绿色无污染等特点，不仅可以为劣变食品快速无损鉴别提供有力保障和技术支持，而且对保障食品质量安全、促进食品市场健康发展、快速无损检测仪器的研发等方面具有积极作用和借鉴意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及食品质量安全领域，具体涉及一种辐照食品快速无损检测方法。
技术介绍
食品是迄今为止人类赖以生存的重要物质。随着生产力发展和社会进步，对食品质量安全的关注日益提高。食品质量安全包含两个方面的含义，其一是质量，即营养成分的含量是否达标、风味是否良好；其二是安全，即是否存在危害或潜在危害人类健康的物理、化学、生物及其他各方面可能的因素。随着现代工业的发展，食品加工技术不断进步，一些加工手段被广发应用。以辐照为例，目前已经被广泛应用于调料等的杀菌、杀虫、防腐处理中。辐照处理具有快速、高效的特点，但是产生辐照的放射性同位素具有一定的危险性，并且有些食品，特别是脂肪含量高的食品，在辐照过程中会导致脂肪酸链的断裂，亦即食品品质受到严重影响，食用后对身体健康不利，因此辐照处理目前而言尚不能应用于全部食品的前处理。由此可见，无论从质量角度，还是安全角度，针对人们对食品的大量需求，建立一种辐照食品快速无损检测方法则成为亟待解决的问题。对辐照食品的鉴别，目前现有技术以同位素分析为主，但是该方法存在操作较繁琐、耗时长、对操作者的专业性要求高以及检测效率低等诸多问题，难以适应大量样品鉴别的需要。振动光谱是一种基于物质分子的振动、转动能级跃迁对电磁波产生吸收的光谱。根据量子力学原理，当电磁波的能量和物质分子的振动、转动能级跃迁能量差相等，且满足振动光谱发生条件时，会产生振动光谱吸收。常见的振动光谱有：近红外光谱、中红外光谱、拉曼光谱、太赫兹波谱等。振动光谱技术具有采样速度快、分析效率高、绿色无污染等特点，目前已在生命科学、医学及生理学、药物学、农学、化学等诸多领域具有广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对劣变食品快速无损鉴别难题，提供一种基于振动光谱技术的辐照食品快速无损检测方法，其目的是对辐照食品进行快速无损鉴别。本专利技术所述方法具有分析速度快、准确率高、工作效率高、绿色无污染等特点，可以对辐照食品进行快速无损鉴别，并且对保障食品质量安全、促进食品市场健康发展以及快速无损检测仪器的研发等方面具有积极作用和借鉴意义。具体而言，本专利技术提供了一种辐照食品快速无损检测方法，所述方法的流程如图1所示，所述方法包括以下步骤：(1)采集待测样品的太赫兹折射率谱数据；(2)从所述太赫兹折射率谱数据中提取分别与特征频率ν1、ν2对应的特征数据R1、R2；所述特征频率ν1、ν2分别位于0.33THz～0.85THz频率范围内和0.99THz～1.80THz的频率范围内；(3)将所述ν1、ν2以及R1、R2代入公式I，计算特征值；当所述特征值小于或等于0时，判断样品为辐照食品；当所述特征值大于0时，判断样品为非辐照食品。本专利技术所述食品具体是指油料作物，优选为花生，如红花生或白花生。本专利技术所述辐照是一种新的农产品前处理技术，亦可称为“被放射性同位素照射”或简称为“照射”，其辐照源为电离辐射源，优选为放射性同位素；具体是指利用放射性同位素所发出的射线对DNA的作用，对食品进行灭菌和减活。亦即，“辐照前”、“未辐照”等同于“照射前”、“未照射”，而“辐照”、“辐照后”等同于“照射”、“照射后”。具体操作方法为：用放射性同位素照射农产品/食品，以本领域实现灭菌保鲜目的常规照射程度为限；所述放射性同位素可选用137Cs、60Co等。对于本专利技术提供的方法而言，优选适用于经60Co处理的辐照食品。本专利技术优选所述辐照食品吸收的辐照剂量不小于1kGy。本专利技术通过大量实验发现，包括近红外光谱、中红外光谱、拉曼光谱、太赫兹波谱等在内的振动光谱中，太赫兹波谱(THz Spectroscopy)对电力辐照食品的检测准确性高、稳定性强。本专利技术进一步优选采集待测样品的太赫兹折射率谱(Refractive Index Spectrum)，所述折射率谱的检测效果明显优于吸光度谱、吸收系数谱、透过率谱、时域谱、折射率谱等其它光谱表现形式。本专利技术所述步骤(1)中，利用太赫兹波谱仪结合衰减全反射附件采集待测样品的太赫兹折射率谱数据；所述太赫兹波谱仪的分辨率为0.0050THz～0.1000THz，优选为0.0070THz～0.0080THz。本专利技术所述步骤(1)中，以单粒花生为单位进行太赫兹折射率谱数据的采集。在实际操作中，将一粒花生放入太赫兹波谱仪进行检测即可。为了使检测结果更准确，本专利技术优选在计算特征值之前，对所述太赫兹折射率谱数据进行预处理。所述数据预处理包含数据中心化(Meaning)、数据归一化(Auto Scaling)、平滑(Smooth)、导数(Derivative)、去趋势(Detrending)、多元散射校正(MSC)、数据标准化(Normalization)、标准正态变量变换(SNV)中的一种或几种，优选标准正态变量变换(SNV)。本专利技术所述特征频率ν1、ν2均位于太赫兹波谱0～2THz频率范围内。具体而言，两个特征频率为分别位于0.33THz～0.85THz频率范围内和0.99THz～1.80THz频率范围内的任意具体的频率值。本专利技术进一步优选所述特征频率ν1、ν2为分别位于0.38THz～0.61THz频率范围内和1.06THz～1.41THz频率范围内的任意具体的频率值。在上述优选频率范围内，计算所得的特征值准确，判断结果的正确率高。作为本专利技术的优选方案，所述待测样品为花生，优选为白花生；检测的目标为判断待测食品是否为经60Co处理且吸收的辐照剂量不小于1kGy的辐照花生；所述方法包括以下步骤：(1)取待测的花生样品，采用太赫兹波谱仪结合衰减全反射附件采集其太赫兹折射率谱数据；对所述太赫兹折射率谱进行标准正态变量变换预处理；(2)从所述太赫兹折射率谱数据中提取分别与特征频率ν1、ν2对应的特征数据R1、R2；所述特征频率ν1、ν2分别位于0.38THz～0.61THz和1.06THz～1.41THz的频率范围内；(3)将所述ν1、ν2以及R1、R2代入公式I，计算特征值；当特征值小于或等于0时，判断样品为辐照花生(经60Co处理且吸收的辐照剂量不小于1kGy)，当特征值大于0时判断样品为非辐照花生(未经60Co处理或经60Co处理但吸收的辐照剂量小于1kGy)。本专利技术提出的辐照食品快速无损检测方法扩展了振动光谱在劣变食品快速无损鉴别方面的用途。该方法具有分析速度快、准确率高、工作效率高、绿色无污染等特点，不仅可以为劣变食品快速无损鉴别提供有力保障和技术支持，而且对保障食品质量安全、促进食品市场健康发展、快速无损检测仪器的研发等方面具有积极作用和借鉴意义。附图说明图1为本专利技术所述辐照食品快速无损检测方法流程图；图2为实施例1所述花生经SNV预处理的太赫兹折射率谱图及特定频率位置示意图；图3为实施例2所述花生经SNV预处理的太赫兹折射率谱图及特定频率位置示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。以下各实施例中，所使用的仪器为太赫兹波谱仪，型号：TAS7500SP，日本AdvanTest公司；附件：衰减全反射附件。仪器参数：波谱分辨率：0.0076THz，波谱范围：0THz-4THz，累加次数：2000次，以衰减全反射附件空光路作参比。数据处理：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐照食品的快速无损检测方法，其特征在于，所述食品为油料作物；所述方法包括以下步骤：(1)采集待测样品的太赫兹折射率谱数据；(2)从所述太赫兹折射率谱数据中提取分别与特征频率ν1、ν2对应的特征数据R1、R2；所述特征频率ν1、ν2分别位0.33THz～0.85THz和0.99THz～1.80THz的频率范围内；(3)将所述ν1、ν2以及R1、R2代入公式I，计算特征值；当所述特征值小于或等于0时，判断样品为辐照食品；当所述特征值大于0时，判断样品为非辐照食品。

【技术特征摘要】
1.一种辐照食品的快速无损检测方法，其特征在于，所述食品为油料作物；所述方法包括以下步骤：(1)采集待测样品的太赫兹折射率谱数据；(2)从所述太赫兹折射率谱数据中提取分别与特征频率ν1、ν2对应的特征数据R1、R2；所述特征频率ν1、ν2分别位0.33THz～0.85THz和0.99THz～1.80THz的频率范围内；(3)将所述ν1、ν2以及R1、R2代入公式I，计算特征值；当所述特征值小于或等于0时，判断样品为辐照食品；当所述特征值大于0时，判断样品为非辐照食品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述食品为花生，优选为红花生或白花生。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述辐照食品的辐照源为电离辐射源，优选为放射性同位素，进一步优选为137Cs或60Co。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述辐照食品吸收的辐照剂量不小于1kGy。5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，利用太赫兹波谱仪结合衰减全反射附件采集待测样品的太赫兹折射率谱数据；所述太赫兹波谱仪的分辨率为0.0050THz～0.1000THz，优选为0.0070THz～0.0080THz。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，以单粒花生为单位进行太赫兹折射率谱数据的采集。7.根据权利要求1～6任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)还包括对所述太赫兹折射率谱数据进行预处理；所述预处理方法选自数据中心化、数据归一化、平滑、导数、去趋势、多元散射校正、数据标准化、标准正态变量变换中的一种或几种。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预处理方法为标准正态变量变换；对于每一条太赫兹折射率谱数据，按照以下步骤进行标准正态变量变换；其中，Xi代表样品的太赫兹折射率谱数据中第i个数据点的数据值，所述i＝0，1，2…n-1，n；(1)按照公式II，计算所述太赫兹折射率谱数据中全部数据点的平均值XM； X M = 1 n Σ i = 1 n X i - - - I I ; ]]>(2)按照公式III，计算所述太赫兹折射率谱数据中全部数据点的样本标准差S； S = Σ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬，马智宏，陈早艳，潘立刚，王纪华，
申请(专利权)人：北京市农林科学院，
类型：发明
国别省市：北京;11