综述:鸡蛋品质无损检测技术研究现状:内部新鲜度——综述

【字体: 时间:2025年10月13日 来源:Canadian Society of Forensic Science Journal 0.5

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  本综述系统评述了鸡蛋内部新鲜度无损检测(NDT)技术的最新进展。传统感官评价和比重法等破坏性方法效率低下,而光学(如可见-近红外光谱、高光谱成像)、声学(如超声波)、电学(如介电谱)及新兴技术(如低场核磁共振、电子鼻)在速度、精度和非侵入性方面优势显著,多项技术模型相关性R2高达0.90以上甚至100%分类准确率。尽管在实时性和灵敏度上取得突破,仍面临设备成本、样本变异及缺乏统一标准等挑战,未来与人工智能结合有望提升蛋品供应链效能。

  

引言:从破坏性检测到无损技术的革新

鸡蛋作为重要的营养食品,其新鲜度直接关系到消费者健康与商业价值。传统上,评估鸡蛋新鲜度主要依赖感官评价和特定比重测试等方法,这些方法不仅耗费大量人力,更关键的是,它们属于破坏性检测,检测后的鸡蛋无法再销售或食用,造成了资源浪费。而非破坏性测试(NDT)技术的兴起,为解决这一矛盾带来了曙光。这些技术以其快速、准确和非侵入性的特点,使得在鸡蛋的生产、运输、储存和销售环节进行实时质量监控成为可能,正逐步成为该领域的研究热点。

多元化的无损检测技术阵营

当前,应用于鸡蛋内部新鲜度评估的NDT技术主要分为光学、声学、电学以及新兴技术几大阵营,它们从不同物理角度捕捉鸡蛋内部品质信息。

光学方法:捕捉光与物质的相互作用

光学技术凭借其快速、信息量丰富等优点,在无损检测中占据重要地位。可见-近红外光谱技术通过分析鸡蛋对特定波段光的吸收和反射情况,来推断其内部成分(如水分、气室大小)的变化,从而评估新鲜度,其预测模型的决定系数R2可达0.90,显示出良好的预测能力。更进一步的高光谱成像技术,则融合了光谱学和图像学的优势,不仅能获得光谱信息,还能进行空间定位,实现了对鸡蛋品质更精细的评估,其模型R2值更是达到了0.918。

声学方法:聆听鸡蛋内部的“声音”

声学方法,特别是超声波技术,通过向鸡蛋发射超声波并分析其穿透或反射回来的声波信号(如相位速度、衰减系数)来评估内部品质。研究表明,超声波的相位速度与衡量鸡蛋新鲜度的重要指标——哈夫单位(HU)以及气室高度之间存在显著的相关性(p?2为0.87,证明了该技术在区分鸡蛋新鲜度等级方面的有效性。

电学方法:洞察介电特性的变化

电学方法主要利用鸡蛋内部物质(如蛋黄、蛋清)的介电特性会随着新鲜度下降而发生变化的原理。介电谱技术结合先进的算法,在对鸡蛋进行新鲜度分类时,甚至可以达到100%的准确率。另一种结合了电容传感和机器视觉的技术,其预测模型的R2也超过了0.994,精度极高,展现了电学方法在快速、精准检测方面的巨大潜力。

新兴技术:前沿科技的融合应用

除了上述相对成熟的技术,一些新兴技术也为鸡蛋新鲜度检测注入了新的活力。低场核磁共振(LF-NMR)能够非侵入地检测鸡蛋内部水分状态和分布的变化;电子鼻通过模拟人的嗅觉系统,感知鸡蛋挥发性气味物质的变化来判别新鲜度;红外热成像则通过检测鸡蛋表面的温度分布差异来间接反映内部状况。这些新兴技术进一步增强了检测的灵敏度和多维度信息获取能力。

机遇与挑战并存

尽管各类NDT技术在检测精度和实时性方面取得了显著进展,但其大规模推广应用仍面临一些挑战。高昂的设备成本是阻碍其普及的一个重要因素。其次,鸡蛋本身存在品种、大小、储存条件等带来的样本变异性,对模型的普适性提出了更高要求。此外,目前行业内缺乏统一的标准和校准方法,使得不同研究结果难以直接比较。一个充满希望的方向是将光学、声学、电学等多源数据与人工智能(AI)技术进行融合分析,有望构建出更稳健、更智能的鸡蛋品质预测模型。

结论与展望

综上所述,无损检测技术为鸡蛋内部新鲜度的评估提供了一套高效、精准的非破坏性解决方案。从光学到声学,从电学到新兴交叉技术,每一种方法都展现出独特的优势。未来的研究重点应着眼于降低技术成本、克服样本变异性、建立行业标准,并深化多源信息融合与人工智能的应用。可以预期,随着这些技术的不断成熟和广泛应用,将极大地提升鸡蛋从农场到餐桌整个供应链的效率、安全性和可持续性,为消费者提供更优质的产品保障。

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