食品檢測

時間：2023年07月29日     發布人：

隨著太赫茲源和檢測器組件的迅速發展，太赫茲光譜技術已在醫學，材料，生物傳感和制藥工業等各個領域開展相關的研究。作為一種先進的無損技術，太赫茲技術已經廣泛地用于評估食品質量和安全，并顯示出獨特的優勢。優勢 1.低能量：與傳統的分析方法（如高效液相色譜（HPLC），聚合酶鏈反應（PCR），酶聯免疫吸附測定（ELISA）和其他基于化學或生物學的技術）相比，太赫茲光譜技術對環境友好，無毒、無損、省時。由于其低能量（1-10 meV）和非電離特性，它對生物分子樣品和操作者均是安全的。2.指紋特征：因為生物分子的物理現象處于太赫茲頻率范圍內，太赫茲光譜法非常適合分析分子振動，旋轉和振動能級，例如蛋白質構象變化、分子間相互作用、氫鍵伸展和及作用于許多化學或生物材料中的范德華力。3.傳輸能力：太赫茲波對非極性物質的影響很小。因此紙，乙烯基，塑料，紡織品，陶瓷和半導體等材料對太赫茲波是透明的，太赫茲波特別適合于在不打開包裝的情況下檢測包裝食品中的異物。一些報道已經成功地應用了太赫茲光譜和成像技術來確定巧克力和香腸包裝的質量。4.摻假檢測：太赫茲光譜能夠基于每種混合成分的指紋特征，可在線對食物摻假進行高效準確地檢測，并已成功區分轉基因大豆種子和大米及其種子。幾種典型的透射式太赫茲時域光譜系統5.相當小的散射效果：由于太赫茲光譜帶的波長比常規的光譜和近紅外光譜更長，因此在用太赫茲輻射檢測生物組織樣本時，受散射的影響較小。6.獨特的水吸收特性：在1 THz處，水的吸收系數約為200 cm-1，比可見光吸水系數高10e5倍。因此可利用這種高吸收性能精確監測和分析農產品中的水分。太赫茲技術在食品領域的應用太赫茲技術用于食物檢測的應用匯總盡管具有上述優點，太赫茲光譜在農業食品工業中的應用仍處于早期階段。還有許多固有的局限性，這也成為其在食品中全面應用的挑戰。挑戰1.高水分含量產品的局限性：由于太赫茲信號會被水大大衰減，因此它的應用主要局限于干食品樣品。克服這一局限性的方法可以采用衰減全反射率（ATR）方法替代透射法。為了消除由水蒸氣引起的影響，太赫茲系統要么充灌氮氣，要么提供真空條件，但這在大型食品加工場景中都不切實際。2.滲透率限制：盡管太赫茲輻射可以穿透包裝，但穿透深度取決于幾個因素，例如食材的特性，包裝的厚度，太赫茲源的功率，太赫茲輻射的波長以及食物擺放角度。據報道，高含水量產品的厚度大于1mm就不適用于太赫茲光譜，比如皮膚和瘦肉組織薄片的光譜就非常弱。同樣當面粉中的異物藏在更深的地方（10毫米以上）時，也不容易識別出來。新葉片和干枯葉片太赫茲成像結果3.成本限制：高昂的成本也阻礙了太赫茲的廣泛應用。目前成熟的商用太赫茲時域光譜系統價格均在近百萬級，這對小規模的行業來說是無法承受的。開發低成本便攜式高靈敏度太赫茲光譜儀才是未來研究趨勢的方向。4.掃描速度和空間分辨率：太赫茲成像技術提供了包裝材料內部的光譜信息，但在評估成像處理時，空間分辨率和速度是最重要的參數。太赫茲遠場成像的分辨率低于太赫茲近場成像的分辨率。據報道，脈沖太赫茲成像比使用連續波輻射慢約25倍，因此如要篩選許多具有相似特性的樣品時，建議使用連續THz成像；當目標是識別諸如隱藏的炸藥之類的未知物體時，脈沖太赫茲成像可能更適合。 文獻引用自：Chao-Hui Feng & Chiko Otani(2020): Terahertz spectroscopy technology as an innovative technique for food:Current state-of-the-Art research advances, Critical Reviews in Food Scienceand Nutrition, DOI: 10.1080/10408398.2020.1779649