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食用油脂加工过程的智能检测新技术

已有 1365 次阅读 2023-6-30 21:28 |系统分类:论文交流


食用油脂是人类生活中不可缺少的食品,它不仅能提供人体所需的热量和脂肪酸,还能增加食物的香气和风味,改善人们的饮食质量。然而,随着食用油脂的种类和产量的增加,也带来了品质和安全的挑战,如何有效地检测和控制食用油脂的质量和安全,保障消费者的健康,是油脂加工行业面临的重要课题。

传统的食用油脂检测方法通常需要破坏样品,耗费时间和试剂,操作复杂,精度低,不能满足现代油脂加工过程的实时、在线、无损、快速、准确的检测需求。因此,开发新型的智能检测技术,利用先进的传感器、仪器、算法和软件,实现对食用油脂加工过程中各种参数和指标的高效监测和控制,是油脂加工技术发展的重要方向。

本文将介绍一些近年来在食用油脂加工过程中应用或开发的智能检测新技术,包括光谱技术、电化学技术、生物传感技术、核磁共振技术等,并展望其未来的发展趋势和应用前景。

光谱技术                                                

光谱技术是利用物质对不同波长的电磁辐射的吸收、反射、散射或发射等特性,获取物质的光谱信息,从而推断其组成、结构、性质或状态等特征的一种无损检测技术。光谱技术具有快速、无损、灵敏、准确等优点,在食品和农产品检测领域有广泛的应用。

在食用油脂加工过程中,光谱技术可以用于检测原料油料的品质、成分和掺杂情况,如利用近红外光谱(NIR)或傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析油料中的水分、蛋白质、油分、游离脂肪酸等含量,以及是否掺有地沟油等劣质油;也可以用于检测榨油或浸出过程中得到的毛油或精炼油的品质和安全指标,如利用紫外-可见光谱(UV-Vis)或荧光光谱(FS)分析毛油或精炼油中的色度、透明度、过氧化值、胆固醇等含量;还可以用于检测精炼过程中各种参数和条件对油脂品质和稳定性的影响,如利用拉曼光谱(RS)或同步荧光光谱(SFS)分析精炼温度、时间、压力等对油脂中不饱和脂肪酸、抗氧化剂、微量元素等的影响。

光谱技术在食用油脂检测中的优势在于,它可以利用不同波段的光源,获取不同层次的油脂信息,如分子结构、化学组成、物理性质等,从而实现对油脂的全面、综合、定量或定性的分析。同时,光谱技术也可以与其他技术相结合,形成多模态或融合光谱技术,提高检测的精度和效率。例如,利用近红外光谱和傅里叶变换红外光谱相结合,可以同时获取油脂中的化学和物理信息;利用光谱成像技术,可以实现对油脂的空间分布和异质性的检测;利用光谱技术和机器学习算法相结合,可以实现对油脂的智能识别和分类。

电化学技术                                                 

电化学技术是利用物质在电场作用下发生的电化学反应或电化学现象,获取物质的电化学信息,从而推断其组成、结构、性质或状态等特征的一种无损检测技术。电化学技术具有简单、灵敏、选择性好等优点,在食品和农产品检测领域有广泛的应用。

在食用油脂加工过程中,电化学技术可以用于检测原料油料或毛油或精炼油中的有害物质或营养物质的含量,如利用电位滴定法分析油料中的游离脂肪酸含量,利用电导率法分析毛油中的水分含量,利用伏安法分析精炼油中的重金属含量,利用电化学传感器分析精炼油中的维生素E含量等。电化学技术在食用油脂检测中的优势在于,它可以利用不同类型的电极或传感器,针对不同目标物质进行特异性或多元性的检测,从而实现对油脂中有害物质或营养物质的快速、准确、灵敏的分析。同时,电化学技术也可以与其他技术相结合,形成多功能或复合型的电化学检测系统,提高检测的范围和效率。例如,利用纳米材料修饰的电化学传感器,可以提高传感器的稳定性和灵敏度;利用微流控芯片集成多个电化学传感器,可以实现对多个目标物质的同时检测;利用电化学技术和生物识别技术相结合,可以实现对油脂中特定物质的高选择性检测。

生物传感技术                                              

生物传感技术是利用生物分子或生物系统具有特异性识别或催化作用的特点,将生物组分与物理或化学信号转换器相结合,形成生物传感器,通过检测生物反应产生的信号变化,从而推断目标物质的存在或含量等特征的一种无损检测技术。生物传感技术具有选择性好、灵敏度高、操作简便等优点,在食品和农产品检测领域有广泛的应用。

在食用油脂加工过程中,生物传感技术可以用于检测原料油料或毛油或精炼油中的微生物、酶、抗体、抗原、DNA等生物分子的存在或含量,如利用酶传感器分析油料中的过氧化值,利用免疫传感器分析毛油中的黄曲霉毒素,利用DNA传感器分析精炼油中的转基因成分等。生物传感技术在食用油脂检测中的优势在于,它可以利用生物分子或生物系统的高度特异性和敏感性,实现对油脂中微量或难以检测的目标物质的定性或定量的分析。同时,生物传感技术也可以与其他技术相结合,形成多信号或多模式的生物传感系统,提高检测的准确性和可靠性。例如,利用电化学、光学、声学、热学等不同信号转换器,可以实现对不同类型的目标物质的多参数检测;利用纳米材料、微流控芯片、生物芯片等新型载体或平台,可以实现对目标物质的高效富集和分离;利用基因工程、合成生物学等新型技术,可以实现对生物组分的改造和优化。

核磁共振技术                                              

核磁共振技术是利用原子核在外加磁场下受到射频脉冲激发后产生共振吸收或发射信号,获取原子核的共振频率、强度、相位等信息,从而推断原子核所在分子或组织的结构、动力学、相互作用等特征的一种无损检测技术。核磁共振技术具有非侵入性、无辐射、无需标记等优点,在食品和农产品检测领域有广泛的应用。

在食用油脂加工过程中,核磁共振技术可以用于检测原料油料或毛油或精炼油中的水分、脂肪酸组成、甘油三酯结构、固态含量、晶态转变等参数和指标,如利用低场核磁共振(LF-NMR)分析油料中的水分含量和固态含量,利用高分辨核磁共振(HR-NMR)分析毛油或精炼油中的脂肪酸组成和甘油三酯结构,利用核磁共振成像(MRI)分析精炼过程中油脂的晶态转变和流变性质等。核磁共振技术在食用油脂检测中的优势在于,它可以利用不同场强和不同模式的核磁共振仪器,获取不同尺度和不同维度的油脂信息,如原子层次、分子层次、组织层次、空间层次等,从而实现对油脂的全方位、多角度、深入浅出的分析。同时,核磁共振技术也可以与其他技术相结合,形成多模态或多功能的核磁共振检测系统,提高检测的灵敏度和分辨率。例如,利用磁共振波谱(MRS)和磁共振成像(MRI)相结合,可以实现对油脂中的化学和物理信息的同时获取;利用超导量子干涉仪(SQUID)和核磁共振(NMR)相结合,可以实现对油脂中的微量元素的高灵敏检测;利用核磁共振(NMR)和质谱(MS)相结合,可以实现对油脂中的复杂组分的高分辨分析。

总结与展望

食用油脂加工过程的智能检测新技术,是油脂加工技术发展的重要支撑和推动力,它能够有效地提高油脂品质和安全的监测和控制水平,保障消费者的健康。本文介绍了光谱技术、电化学技术、生物传感技术、核磁共振技术等在食用油脂加工过程中的应用或开发情况,以及它们各自的优势和特色。这些技术都有着广阔的发展前景和应用潜力,但也存在着一些挑战和问题,如仪器成本、信号干扰、数据处理、标准建立等。因此,未来的研究方向应该是:

  • 1、完善和优化智能检测技术的原理、方法和装置,提高其检测的准确性、稳定性和可重复性;

  • 2、不断探索和开发各种智能检测技术的新应用领域和新目标物质,扩大其检测的范围和深度;

  • 3、创新和融合各种智能检测技术的组合方式和模式,增强其检测的综合性和多样性;

  • 4、建立和完善各种智能检测技术的标准、规范和数据库,提高其检测的可比性和可信性。

食用油脂加工过程的智能检测新技术是一个充满活力和创新的研究领域,它将为油脂加工行业带来新的机遇和挑战。




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2 郑永军 农绍庄

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