黄曲霉毒素激光分拣机设备研究

引言

在人们越来越注重健康饮食的今天,黄曲霉毒素可以说让广大消费者闻之色变,其主要是由黄曲霉、寄生曲霉和特曲霉等产生的次生代谢产物,是一种剧毒化合物,通过污染食品、药材等,危害人及动物的肝脏组织,可以引发肝癌甚至死亡,严重伤害着我们的身体健康。世界卫生组织(WHO)的癌症研究机构于1993年把黄曲霉毒素划定为1类致癌物。

1常见的原料分选方法

众所周知,黄曲霉毒素易于在坚果类、粮油制品、乳制品等产品中存在,如图1所示,而目前对这些产品的拣选主要依靠人工检验、挑选或通过色选机分选。

图1  黄曲霉毒素

1.1人工检验、挑选

依靠取样检测和人工挑选,虽然有科学的取样方法,但在实际取样和检测过程中由于无法保证对原材料充分检测,难免有所偏差。人工仅能够将霉变非常明显、数量较多、呈普遍现象的原材料分辨出来;而对于未明显肉眼可见的霉变、原料内部霉变及少量霉变,当未取样到的污染源进入成品,则将不可避免地导致成品中黄曲霉毒素含量超标。在大批量生产中,采用人工分选的方法更是不现实的。

1.2色选机分选

色选机的工作原理如图2所示,待拣选的物料由料斗进入设备,在振动给料器的作用下均匀下料,经滑槽加速下落并经过分选观察区,该观察区由光源、背景板、摄像传感器及信号处理器等组成,在光源照射下物料中的各种物质根据光的强弱及颜色变化产生输出信号,经系统处理,控制压缩空气电磁阀将异色颗粒吹入次品槽,正常物料直接落入成品槽,即可达到分选目的。

色选机可以分选出物料中的霉变物料、异色颗粒、石头、金属、玻璃、木头等,但由于其工作原理限制,仅能对颜色上与正常物料有偏差的"异物"进行检测,对霉变物料的检测也仅限于其已发生颜色上的变化(肉眼可见),而初期霉变的物料往往无法分拣出来。

2激光分拣机分选

激光分拣机的设备原理与色选机基本类似,如图3所示,但激光分拣机的光源采用的是激光技术,且以RGB彩色相机图像技术为基础,搭载生物指纹BSI技术,具备高效率异物检测及材质分辨能力。在激光照射下的物料,如果存在黄曲霉毒素,则会发生不同颜色的荧光反应。不同的物料感染黄曲霉毒素时,在激光下会显现不同的一种或多种颜色的荧光,如被感染的花生显现蓝色,被感染的莲子则显现绿色和红色,如图4所示。

激光分拣机是专门针对黄曲霉毒素研究的一项高效分选设备,不仅可以分选出适用于色选机的各类异物,而且可以对肉眼不可见,但在特定光谱照射下产生荧光的初期霉变或含有黄曲霉毒素的物料也有很好的分拣效果。

3激光分拣机分选效果实验

笔者进行了一组实验,随机选取30粒花生,在花生表面用绿色荧光笔涂上大小不等的绿色区域,以模拟感染程度不同的花生粒,将这些花生混入1.92kg的正常花生中,如图5所示。

经过激光分拣机拣选后,其结果如表1所示。

以上实验结果证明:激光分拣机对于各尺寸黄曲霉毒素感染粒剔除率达100%,且带出率极低,表明其对于表面黄曲霉感染具有针对性剔除效果。当然,在实际应用过程中,根据物料数量不同、等级不同等各类客观条件影响,剔除率不可保证100%,但仍具有十分有效的剔除效果。

4结语

黄曲霉毒素激光分拣机的技术目前已成功应用于欧美、中国等花生加工企业,由于不同物料具有其各自特殊的荧光反应,需在设备使用初期进行多次反复实验建模,因此其他行业或产品的实际用户较少。但考虑到有效拣选可使原材料的等级要求适当降低,且设备操作简单,产量大,综合考虑节省的物料成本、人员成本、时间成本等,黄曲霉毒素激光分拣机是非常值得推广应用的。