正文 現代食品檢測技術的主要特點(3 / 3)

隨著科學技術的進步,運用人工智能技術建立能識別與解釋各種食品化學譜圖和光學譜圖的食品檢測專家係統,成為當前食品檢測智能化研究的熱點問題之一。這方麵的工作以及部分成果已引起國內外食品檢測專家們的高度重視。

智能化食品檢測係統一般包括食品分析專家谘詢係統、食品試驗優化係統、食品物料測定分析係統以及相關數據庫和決策分析係統。

檢測分析儀器微型化與智能化的必然結果是儀器價格的大幅度降低,不僅普通實驗室有能力購買,甚至個人也有能力承擔。同時,分析儀器的操作也將變得越來越容易,過去需要研究生才能操作的儀器,今後也許普通老百姓稍加培訓即可使用,“傻瓜式”的儀器將成為主流。因此食品檢測儀器有望走入尋常百姓家,甚至變成家庭和個人的“日用品”。實際上,現在已有質量不到1kg的質譜儀,一種隻需一滴血就可以在幾秒鍾內測出許多組分的手持式驗血儀也已研製成功。在這種情況下,大型的政府實驗室的作用將逐漸減弱,小型的“合同實驗室”的作用將增強。隨著經濟全球化和全球網絡化,大型實驗室的數量將減少,但其資源將得到更充分的發揮,因為它可以麵向全世界為所有“網民”服務。

四、食品檢測中不斷應用其他領域新技術

1.現代數學

(1)人工神經網絡人工神經網絡是以工程技術手段模擬人類大腦的神經網絡結構與功能特征的一種技術,人工神經網絡不需要精確的數學模型,沒有任何對變量的假設要求,能通過模擬人的智能行為處理一些複雜的、不確定的、非線性的問題,具有很強的容錯性和聯想記憶功能。由於它是大量神經元的集體行為,因而表現出一般複雜非線性動態係統的特性,可以處理一些環境信息十分複雜、知識背景不清楚、推理規則不明確的問題。它為處理模糊的、數據不完全、模擬的、不明確的模式識別提供了一個全新的途徑。其處理非線性問題的能力一般高於傳統的統計分析方法,它可以識別自變量與應變量間的複雜的非線性關係。

神經網絡在食品檢測上的應用包括外來物與摻假物的鑒別,氣味分析以及感官評定等方麵的應用。利用圖像處理技術和人工神經網絡方法預報冷卻牛肉新鮮度,是在現代食品檢測中成功應用人工神經網絡的實例。

(2)模式識別模式識別就是計算機模擬人對客觀環境的認識,事物的性質由其特性決定,人認識事物就是靠這些特征進行識別。不同性質的物體其特性在量或質上是不同的,而性質相似的物體其特征也相似。因此隻要能找到那些與事物性質有關的特征就能將不同性質的事物進行分類,進而對未知性質的事物作出判斷,看它屬於哪一類,從而預測它的屬性。

在食品質量與安全檢測過程中,模式識別技術扮演重要角色。在食品質量控製過程中,可以使用現代統計過程控製理論,借助模式識別方法,識別區分非正常質量模式。

(3)最優化方法現代最優化方法分為數學方法和經驗方法兩大類。數學方法包括線性規劃、非線性規劃、動態規劃,將實驗結果用實驗條件的數學函數表示,這樣不僅可知道某一因子對結果的影響是否顯著,而且可定量地知道當該因子改變時引起結果的變動有多大,因此即使對該因子的某些未經實驗的水平也能作出預測。這種數學方程常被稱作數學模型,模型可以是理論的,也可是經驗的,有些變量之間在理論上存在一定的關係,可直接利用。但在許多場合下往往並無簡單的理論模型可以遵循,需要采用經驗模型,即以足夠的實驗數據,假設一個簡單的模型求出參數。數學方法雖然在理論上是可行的,但在實際應用中有時會遇到問題,例如不知道響應函數的形式,這時就可以考慮使用經驗法。常用逐步登高法和單純形法兩種方法。

2.生理學

食品檢測除了對食品質量與安全性進行客觀評價之外,有時往往要求檢測人員表述心理感受。這就要求我們了解人類在受到外界刺激時,各種感覺器官的生理變動規律。因此生理學的研究成果直接影響食品檢測技術的發展。最近,對味覺和嗅覺的電生理學研究方法的進步十分引人注意。目前電子鼻已經成功應用於區分魚的新鮮度、番茄新鮮度評價、紅葡萄酒酒香檢測等食品分析中。

五、大力發展實時在線、非侵入、非破壞的食品檢測技術

生命過程、生產、科研和一切社會活動都是一種在時空中進行的連續過程,因此,一切為了保證質量與安全的檢測和監控手段,最好都不要打斷這些過程的自然進行,並能實時反映係統中正在發生的變化。為此,那種離線的、破壞性的或侵入式的分析測試方法將逐步被淘汰,而在線的、非破壞的、非侵入式的、可以進行原位、實時測量的方法將受到歡迎,如果還能提供多維,特別是三維以上化學信息的話(例如各種成像技術,特別是化學成像技術)那就更好了。因為這樣我們就不僅可以測試對象在整體上發生了什麼變化,而且可以觀測到這種變化發生的具體部位、具體化學成分及其隨時間的改變。這不僅對於生命過程的研究極其重要,就是對於生產(例如食品化工管道內組分變化的監控,種子質量的鑒別等)和生活(例如室內空氣質量變化的監測)也具有重要意義。可以預期,這方麵最具有潛力的將是各種光譜方法,例如近紅外光譜法、超光譜成像、正電子成像等技術,可以說計算機視覺技術和光譜分析方法是最典型的非侵入、非破壞性實用技術。