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農產品無損檢測技術的探討

文檔作者：王慧蘭文檔來源：山西省農產品質量安全檢驗監(jiān)測中心		點擊數：	更新時間： 2025年07月23日
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上一篇：農產品質量安全從農業(yè)生產模式轉變做起

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Jan 2016 CHINA FOOD SAFETY 101
工藝技術
農產品的質量問題關系著國計民
生，近年來隨著生活水平的不斷提高，
人們對農產品質量的要求越來越高。
為了滿足人們的要求，在農產品的品
質把控上，需要對農產品進行嚴格的
質量監(jiān)測。農產品無損檢測技術是在
不破壞農產品品質的前提下，對農產
品進行質量檢測。
農產品無損檢測技術的發(fā)展和應
用已有了豐富的實踐。在實踐中，無
損檢測技術既快又好地完成了農產品
的質量檢測工作，為保障人們餐桌上
的食物發(fā)揮了巨大的作用。隨著無損
檢測技術在農產品質量檢測上的廣泛
應用，農產品的質量檢測進入了新的
階段。無損檢測技術相比較傳統(tǒng)的農
產品檢測技術，在檢測質量、檢測速度、
檢測種類上都有著巨大的優(yōu)勢。
無損檢測技術簡介
無損檢測技術是一種非破壞性的
農產品質量檢測技術，是用先進的檢
測方式，例如X 射線、激光、聲波等，
利用農產品所存在的構造缺陷以及內
部缺陷而進行的一種在不損壞農產品
外部特征的前提下，進行的一項質量
檢測。無損檢測技術是一個綜合使用
計算機技術、物理原理、化學技術、
電子工程等學科的質量檢測平臺，在
多學科的基礎上進行綜合，把與農產
品檢測相關的技術應用在質量檢測上，
實現快速檢測農產品的質量。
與傳統(tǒng)的農產品質量檢測技術相
比，無損檢測技術具有非破壞性的優(yōu)
點。傳統(tǒng)的農產品檢測技術需要破壞
農產品的外部和內部結構，無損檢測
技術不需要對農產品進行破壞或者采
取組織結構。無損檢測技術還具有高
效性，傳統(tǒng)的檢測技術在檢測結果之
前，需要進行多個實驗，步驟繁瑣，
需要花費的時間也較多，工作效率極
低且檢測結果的準度不高。無損檢測
技術具有的全程性優(yōu)點是傳統(tǒng)檢測技
術所不具備的，無損檢測技術可以對
農產品進行從生產到銷售各個環(huán)節(jié)的
質量檢測，從田間到餐桌式的保障農
產品的質量安全。無損檢測技術以多
學科技術為基礎，在綜合了多學科的
技術優(yōu)勢后，發(fā)揮工程項目的優(yōu)勢，
在進行農產品的質量檢測時，可以高
效率、高精度進行農產品的質量檢測。
在農產品的質量檢測結果上具有極高
的準確性，具有較高的可靠性。無損
檢測技術的全面性可以保障對農產品
的檢測做到全方位、多層次，從多個
方面對農產品進行專業(yè)的、科學的質
量檢測。
無損檢測技術的發(fā)展狀況
無損監(jiān)測技術在國外的研究和發(fā)展
無損檢測技術在國外從20 世紀開
始興起，先是在工業(yè)領域獲得大范圍
的使用，隨著工業(yè)科技的發(fā)展，無損
檢測技術的檢測能力逐漸提升，開始
擴展到其他領域。在技術發(fā)展上，無
損檢測技術完成了由概念到實踐，再
由實踐回歸理論的階段，為無損檢測
技術的發(fā)展開辟了廣闊的發(fā)展前景。
無損檢測技術也由無損實驗、無損檢
測發(fā)展到了無損評估的階段。在農產
品檢測領域，無損檢測技術，可以對
農產品的內部構成，農產品的品質進
行詳細的分析，再把分析結果結合實
驗數據進行詳細的評估，對農產品的
各項質量指標做出詳細的評估，為農
產品的質量把好最重要的關卡。無損
評估又稱NDE，NDE 在農產品的質量檢
測中發(fā)揮著越來越重要的作用。通過
NDE 可以在農產品的檢測上建立系統(tǒng)
化、科學化、標準化的檢測體系，并
建立檢測評估標準，可以對檢測結果
進行詳細的數據分析，結合數據對農
產品的批次質量進行總體性的評估。
在以NDE為基礎的農產品檢測體系中，
通過先進的傳感器技術，經過數據傳
輸系統(tǒng)，傳入系統(tǒng)終端，由信號分析
儀器，對數據進行詳細的分析。再由
數據成像技術，把檢測數據視頻化，
直觀地展示給檢測人員。最后由系統(tǒng)
進行詳細分析，實現了檢測過程的自
動化和標準化作業(yè)，大大提升了檢測
速度和檢測結果的準確性。
近年來，在NDE 的基礎上，又發(fā)
展出了QNDE 檢測體系。在QNDE 體系
中，農產品的質量檢測實現了由田間
到加工生產，再由加工生產到銷售等
農產品相關的各個項目的質量檢測，
從源頭、銷售渠道、飲食對農產品的
品質進行全方位的安全檢測。QNDE 是
一種定量無損評估檢測方法，它是在
多學科技術的基礎上，通過無損檢測
技術對農產品的檢測得出數據，經數
據分析儀器得出詳細的數據質量報告。
在評估中，對每項檢測結果都有詳細
的質量指標，這種質量指標的建立是
由農產品的大類數據得出的，在此基
礎上進行的細致劃分。在農產品質量
檢測中，通過應用NDE 和QNDE 無損檢
測技術，在實現無損檢測技術由理論
向實踐轉變的同時，提升了無損檢測
技術的科學性。
無損檢測技術在我國的發(fā)展
我國自改革開放以來，隨著經濟
的發(fā)展，農副產品市場逐漸火熱，以
滿足人民日益增長的物質需求。在早
期發(fā)展階段，由于法制的不完善及檢
測技術的不發(fā)達，農產品的無損檢測
技術較國外起步晚，落后于國際水平。
進入21 世紀后，無損檢測技術在我國
獲得了巨大的發(fā)展，尤其在工業(yè)領域，
例如各種裝備制造業(yè)（交通運輸、大
型船只），發(fā)展很快。隨著無損檢測
技術的應用逐漸成熟，它開始逐漸向
農產品領域普及。涉及農產品領域的
無損檢測技術主要有聲波檢測技術、
X 射線檢測技術、傳感器技術和信息化
農產品無損檢測技術的探討
□王慧蘭　山西省農產品質量安全檢驗監(jiān)測中心
102 食品安全導刊 2016年1月
Technology
科技
工藝技術
技術。經過對這些技術的整合，我國
的農產品無損檢測技術實現了由無到
有，由有到精的突破，在農產品的檢
測設備上，逐漸拉近了和發(fā)達國家的
差距；在檢測結果的準確度上也得到
不斷的提升，在QNDE 上形成了一定的
規(guī)模，擁有了自主的無損檢測技術知
識產權；在一些檢測設備上實現了自
我創(chuàng)作和自我制造，減少了對發(fā)達國
家在技術和設備上的依賴。目前，我
國的農產品質量檢測自成體系，越來
越多的依托信息化技術、傳感器技術，
實現檢測過程的自動化，通過數據分
析與數據評估，對農產品的質量進行
多層次的、全方位的檢測和分析報告。
無損檢測技術的應用
聲學檢測技術在農產品質量檢測中的
應用
聲學檢測技術對農產品進行質量
檢測是近30 年以來逐漸形成并發(fā)展起
來的。在國外，學者Abbott 首先使用
聲學檢測技術對蘋果進行質量檢測，
Sugiyama 使用聲學檢測技術對甜瓜的
各個生長階段進行密切觀察，Salveit
對西紅柿進行了聲學共振頻率的實驗。
在我國，何東健使用聲學檢測技術對
西瓜進行了生長各個階段的詳細跟蹤
實驗。聲學檢測技術是利用聲波可以
被農產品吸收、發(fā)射的原理，通過聲
波發(fā)射器向農產品發(fā)射一定頻率的波
長，再由聲波傳感器詳細記錄農產品
對聲波的反射和吸收現象，經過動態(tài)
信號分析儀器對聲波的變化進行分析、
研究，最后經過計算機系統(tǒng)把聲波信
號轉換為數據信息輸出為檢測結果。
農產品對聲波信號的吸收、反射、散
射和衰減等系數是聲波應用與農產品
的原理基礎，可以使用聲波對農產品
生長的各個階段進行詳細而密切的觀
察。聲學檢測技術的設備制造精度較
高，在檢測時設備攜帶方便，具有良
好的適用性，可以有效地保障檢測結
果的質量精準度。利用聲學檢測技術
對蘋果進行檢測時，蘋果在受到聲波
刺激后，會產生很多共振點，這些共
振點是由于蘋果內部構造的差異所引
起的。經過多次試驗后發(fā)現，蘋果的
第二個共振點非常強烈地受到蘋果的
外部硬度和大小的影響。然后轉換蘋
果的擺放位置后發(fā)現，這個共振點不
因蘋果的接受聲波信號的面不同而發(fā)
Jan 2016 CHINA FOOD SAFETY 103
工藝技術
生不同的變化，因此這個系數可以應
用于蘋果的硬度檢測。在西瓜的成熟
度檢測上，利用聲學檢測技術后發(fā)現，
西瓜在不同的成長階段，受到打擊后
可以發(fā)出不同頻率的波長。經過聲學
檢測設備接受波長，再由系統(tǒng)分析研
究后發(fā)現，未成熟的西瓜在受到打擊
后可以發(fā)出較強幅度的波長，共振幅
度最大，這種共振幅度隨著西瓜的逐
漸成熟而衰減，當西瓜成熟后，共振
幅度最小。經過長期觀測，發(fā)現西瓜
的這種共振頻率在聲波上呈現出對稱
的特征，即西瓜的成熟過程是一個有
規(guī)律可循的科學現象。
傳感器技術在無損檢測技術中的應用
在農產品的質量檢測中，使用到
了大量的傳感器技術，常用的有味覺
傳感器、嗅覺傳感器、視覺傳感器、
生物傳感器技術等。這些常用的傳感
器技術在技術上是較為成熟的，在設
備上的檢測精度也是較為高的。電子
鼻是一種使用嗅覺傳感器的無損檢測
技術，在1982 年英國的Persan 首先
提出了電子鼻的概念，在1994 年英國
的Gardan 給出了電子鼻詳細的定義和
名稱。電子鼻在系統(tǒng)構成上由化學方
程式和嗅覺傳感器識別系統(tǒng)組成。在
工作時，電子鼻系統(tǒng)中的氣敏傳感器
接受各種農產品的信號，并將信號輸
送到預處理單元中，經過系統(tǒng)的識別、
過濾后，再把信息傳送到模式識別系
統(tǒng)中，經識別后，將信息數據化，再
由計算機系統(tǒng)經過詳細的分析、研究
后，以數據的方式輸出檢測結果。電
子鼻實際上是一種模擬人類鼻子器官
的科學儀器，它的工作原理與人類的
鼻子器官相似。在對農產品進行質量
檢測時，主要對農產品的氣體和氣味
進行識別處理，通過傳感器吸收農產
品的氣息。電子鼻無損檢測技術主要
是對糧食的儲存、煙草、酒類等的檢測。
在糧食的儲存上，通過電子鼻技術，
以揮發(fā)性氣味為對象，可以快速分析
出不同時間的大麥的變質程度。在小
麥真菌的檢測上，通過方程判決式可
以發(fā)現，電子鼻技術可以有效發(fā)現小
麥的受真菌感染程度。在水果的成熟
度檢測上，電子鼻技術可以檢測水果
在不同的成長階段可以揮發(fā)出不同氣
味的氣體。通過對這些氣體的收集、
觀察、分析和研究后，電子鼻技術對
水果成熟度的判斷準確率高達90%。且
能夠區(qū)分出半成熟、成熟的水果成長
階段。
分光檢測技術在農產品檢測中的應用
分光檢測技術上分為紫外分光檢
測技術和紅外分光檢測技術。紫外分
光檢測技術是利用農產品會在紫外光
下發(fā)出熒光，紫外光可以使肉眼不可
見的物質發(fā)出熒光而被人眼所看到。
農產品的受損部分存在著一定的熒
光物質，這些物質是紫外分光法進行
質量檢測的原理依據。在實際的檢測
中，通過紫外分光儀器，對農產品進
行照射，若有受損部位，就會發(fā)出熒
光，若無受損部位，則不發(fā)光。發(fā)出
熒光強度的不同則表示受損程度的不
同。再經過攝像設備把熒光錄入到計
算機系統(tǒng)后，經系統(tǒng)處理后輸出檢測
結果。紅外分光法是使用了紅外光譜
分析儀，是一種光學特性的檢測技術。
這種檢測技術是利用農產品中的化學
物質在受到特定的光源照射后會發(fā)生
化學反應的原理。農產品可以對光進
行吸收、反射、透射，利用這一原理，
通過農產品對光的吸收程度、反射程
度、透射程度，可以確定出農產品的
化學成分、品質分析。使用紅外光譜
分析法，可以快速確定出大多數農產
品的品質。紅外分光檢測技術具有高
效率、高靈敏度、高精準度的特點，
可以監(jiān)測出農產品的成熟度、含糖量、
含水量等化學指標。我國的科學家們
經過長期的努力，目前，紅外分光檢
測技術廣泛應用于廣泛的農作物上，
尤其以大豆和玉米為代表性，對大豆
和玉米的外形、內部品質、受損程度、
成熟度和含糖量的檢測結果準確率高
達85%。
農產品無損檢測技術的未來發(fā)展
無損檢測技術是一門新興的科學
檢測技術，它是以多學科的交融為基
礎的，具有高度的優(yōu)越性。在未來的
發(fā)展上，隨著傳感器技術和信息網絡
技術的發(fā)展，無損檢測技術將向著高
靈敏度、高效率、高精準度的發(fā)展方
向，在檢測技術上，將更為完善，例如：
近年來又興起了機器視覺檢測技術、
核磁共振檢測技術、電子舌檢測技術
等。這些技術都是在科學技術發(fā)展的
基礎上應用于農產品檢測領域的。在
未來，農產品無損檢測技術將由理論
研究階段向自動化、系統(tǒng)化檢測方向
過渡，實現檢測設備之間的信息共享、
聯(lián)機作業(yè)、通信互連等功能，實現無
損檢測技術自動化作業(yè)的目的。在檢
測設備上呈現出模塊化、智能化、集
中化發(fā)展的趨勢，未來的無損檢測技
術將是高精尖技術的集中地，將和信
息技術密切結合，實現系統(tǒng)化的發(fā)展。
結語
做好農產品的無損檢測技術研究
意義重大，隨著無損檢測技術在農產
品質量檢測中的廣泛使用，許多無損
檢測技術由概念到實際應用的速度越
來越快。在無損檢測技術不斷發(fā)展壯
大的同時，無損檢測技術在農產品領
域應用得越來越多，在未來的發(fā)展上，
無損檢測技術將加強圖像處理技術和
視覺處理技術方面的發(fā)展。

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