一种基于纳米色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法，可控合成猪肉硫化氢特异性纳米显色材料钌纳米粒子，并与优选的传统色敏材料结合，构建纳米仿生传感器，并结合多种信息挖掘算法进行数据的滤噪、净化及特征提取，利用变量组合集群分析、迭代保留有效变量等算法进行特征提取，利用多元分辨、马田系统、模糊支持向量机、自调整极限学习机、自调整人工神经网络等多种智能学习算法，构建硫化氢气体的定量评价模型，并对特异性纳米显色材料与硫化氢的显色机制进行解析，实现对猪肉硫化氢准确特异灵敏间接检测；本发明专利技术将气味纳米可视化检测新思想拓展到色敏传感领域，既可以采用纳米显色材料特异性捕获猪肉中硫化氢气体，又可以结合色敏传感技术，将气体信息以图像颜色呈现出来，便于信息智能化处理。

Hydrogen sulfide detection in pork based on nano color sensitive biomimetic sensor technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法
本专利技术属于食品安全、环境监测
，尤其涉及纳米技术和色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法。
技术介绍
猪肉作为我国的主要肉食品来源，占据总肉类消费量的60％。近年来，随着国民生活水平的提高和健康理念的不断推广，其消费需求已从简单的数量型向质量型转变。猪肉富含丰富的营养成分，其在加工、贮藏等过程中极易受到微生物的污染，从而引起腐败变质。猪肉变质的主要原因是致腐微生物利用猪肉中营养物质进行自身代谢，产生特征挥发物，进而导致其气味和品质下降。在适宜条件下，蛋白质在腐败菌和猪肉自身的共同作用下，分解为氨基酸，有一些含有硫氢基的氨基酸，在猪肉腐败分解过程中在腐败菌产生的脱硫基酶作用下分解产生硫化氢。因此，探讨猪肉贮藏过程中挥发性气味的变化规律，从中找到能够表征猪肉新鲜度变化的特征挥发物，实现其精准检测，具有重要意义。硫化氢的检测方法有很多，按照其分析原理，主要有化学法和物理法。化学法主要是依据硫化氢的化学性质，利用吸收剂与硫化氢的化学反应，通过化学计算方式测定硫化氢含量，如碘量法、汞量法、亚甲基蓝法、色谱法等。物理法主要是依据硫化氢的物理特性，通过物理原理测定硫化氢含量，如光谱法、激光法等。现有的这些分析方法虽各有优势，但都存在一定的局限性，或者操作步骤复杂、时间长，易受环境影响或者仪器设备庞大昂贵等。因此，鉴于申请人在肉品品质检测及纳米色敏技术应用方面积累的良好的工作基础，本专利技术拟建立一种快速、特异、灵敏的猪肉中硫化氢检测方法，为开创猪肉硫化氢快速检测新途径提供理论基础。目前，在纳米尺度下的可控合成和精准组装猪肉硫化氢特异性纳米显色材料，并与优选的传统色敏材料结合，构建纳米仿生传感器，并结合小波分析、蚁群优化等多种信息挖掘算法进行数据的滤噪、净化，利用变量组合集群分析、迭代保留有效变量进行特征提取，利用多元分辨、马田系统、模糊支持向量机、自调整极限学习机、自调整人工神经网络等多种智能学习算法，构建硫化氢气体的定量评价模型，并对特异性纳米显色材料与硫化氢的显色机制进行解析，继而实现猪肉中硫化氢灵敏、特异检测仍鲜有文献报道。本专利技术作为一种新兴的猪肉硫化氢纳米仿生传感检测方法，从一定程度上实现了猪肉品质精准检测的新途径开发。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本申请提出了一种基于纳米色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法，将气味纳米可视化检测新思想拓展到色敏传感领域，既可以采用纳米显色材料特异性捕获猪肉中硫化氢气体，又可以结合色敏传感技术，将气体信息以图像颜色呈现出来，便于信息智能化处理。采用纳米色敏仿生传感检测新思路，建立快速、特异、灵敏的猪肉中硫化氢检测方法。本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于纳米色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法，可控合成猪肉硫化氢特异性纳米显色材料钌纳米粒子，并与优选的传统色敏材料结合，构建纳米仿生传感器，并结合多种信息挖掘算法进行数据的滤噪、净化及特征提取，利用变量组合集群分析、迭代保留有效变量等人工智能学习算法，构建硫化氢气体的定量评价模型，并对特异性纳米显色材料与硫化氢的显色机制进行解析，实现对猪肉硫化氢准确特异灵敏间接检测。进一步，所述钌纳米粒子体系能够对硫化氢气体产生特异性的颜色响应；与常用对光、热等因素相对敏感，稳定性较差的天然色敏材料相比，此材料具有较好的稳定性。进一步，所述显色材料在纳米尺度下的可控合成和精准组装方法，明确其最优构型，提高显色材料与挥发性气体、介质衬底的结合力，提高了获取信号的稳定性及重复性。进一步，所述纳米色敏仿生传感器阵列，由硫化氢特异性纳米显色材料与传统卟啉材料组成。进一步，所述多种信息挖掘算法具体为利用小波分析、蚁群优化、变量组合集群分析、迭代保留有效变量等多种算法进行数据的滤噪、净化及特征提取，探索不同方法对检测性能的提升效果；针对颜色特征信息与猪肉硫化氢分子之间的关系复杂性和时变性，研究利用多元分辨、马田系统等人工智能学习算法，构建硫化氢气体的定量评价模型，提高结果的鲁棒性和准确性。进一步，所述纳米显色材料与硫化氢作用前后结合能、轨道能级差和平面夹角等参数变化，明确纳米材料显色效能的差异；通过显色位点模型模拟挥发物与纳米材料的相互作用，揭示电子云密度和空间结构的变化规律，探索空间阻遏效应对显色性能的影响，阐明传感器的特异性显色机制。本专利技术的有益效果：1、本专利技术所制备的纳米色敏仿生材料钌纳米粒子，与常用对光、热等因素相对敏感、稳定性较差的天然色敏材料相比，本专利技术的纳米色敏仿生材料钌纳米粒子具有较好的稳定性。同时，钌纳米粒子体系能够对硫化氢气体产生特异性的颜色响应。2、本专利技术所制备的纳米显色材料在纳米尺度下的可控合成和精准组装方法，明确其最优构型，提高显色材料与挥发性气体、介质衬底的结合力，提高了获取信号的稳定性及重复性。3、本专利技术构建的纳米色敏仿生传感器阵列，由硫化氢特异性纳米显色材料与传统卟啉材料组成。与常用的气体色敏仿生传感检测方法相比，传统方法虽能实现肉食品新鲜度的有效评价，但其对肉食品气味检测尚存在盲目性，不能针对特定的气味分子开发针对性的显色材料，特异性较差，本专利技术的检测方法具有灵敏度高、特异性好、准确度高等优点。4、本专利技术利用小波分析、蚁群优化等多种信息挖掘算法进行数据的滤噪、净化，利用变量组合集群分析、迭代保留有效变量等方法进行特征提取，利用多元分辨、迭马田系统等人工智能学习算法，构建硫化氢气体的定量评价模型，提高结果的鲁棒性和准确性。5、为了优化纳米色敏仿生传感器阵列，选择最优的硫化氢特异性纳米显色材料，本专利技术利用密度泛函理论(DFT)中Becke三参数杂化泛函法，在基组水平上解析纳米显色材料与特征挥发物作用前后原子电荷、分子体系能量、平面夹角等参数变化，根据分析结果对材料进行分子重构，以优选特异性显色材料，明确不同构型纳米材料显色效能的差异。6、本专利技术构建的检测方法用于猪肉中硫化氢检测灵敏度高，检测速度快，特异性强，在食品安全、环境监测等
广泛应用。附图说明图1为检测结果，1A为反应前复合体系图像，1B为与硫化氢反应后复合体系图像。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。(1)钌纳米粒子制备：首先，称取12.3mg的RuCl3，55.5mg聚乙烯吡咯烷酮溶解在装有10mL乙二醇的50mL反应釜里，将上述反应釜加热到170℃，直至颜色由深红色变为深褐色。随后，将上述溶液加入50mL离心管中离心，去上清液，加入无水丙酮纯洗3次后烘干，获得深褐色沉淀。最后，将沉淀溶解在625μL去离子水中，超声溶解。(2)特异性显色性能验证：Orange1与N2H4复合体系，加入钌纳米粒子后，钌纳米粒子会破坏orange1的偶氮键，在N2H4提供氢离子的作用下，orange1发生颜色降解。在含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法，其特征在于，可控合成猪肉硫化氢特异性纳米显色材料钌纳米粒子，并与优选的传统色敏材料结合，构建纳米仿生传感器，并结合变量组合集群分析、迭代保留有效变量等多种信息挖掘算法进行数据的滤噪、净化及特征提取，利用多元分辨、马田系统、模糊支持向量机、自调整极限学习机、自调整人工神经网络等的多种智能学习算法，构建硫化氢气体的定量评价模型，并对特异性纳米显色材料与硫化氢的显色机制进行解析，实现对猪肉硫化氢准确特异灵敏间接检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法，其特征在于，可控合成猪肉硫化氢特异性纳米显色材料钌纳米粒子，并与优选的传统色敏材料结合，构建纳米仿生传感器，并结合变量组合集群分析、迭代保留有效变量等多种信息挖掘算法进行数据的滤噪、净化及特征提取，利用多元分辨、马田系统、模糊支持向量机、自调整极限学习机、自调整人工神经网络等的多种智能学习算法，构建硫化氢气体的定量评价模型，并对特异性纳米显色材料与硫化氢的显色机制进行解析，实现对猪肉硫化氢准确特异灵敏间接检测。


2.根据权利要求1所述的一种基于纳米色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法，其特征在于，所述钌纳米粒子体系能够对硫化氢气体产生特异性的颜色响应，且钌纳米粒子具有较好的稳定性。


3.根据权利要求2所述的一种基于纳米色敏仿生传感技术的猪肉中硫化氢检测方法，其特征在于，所述钌纳米粒子在纳米尺度下的可控合成和精准组装方法，明确其最优构型，提高显色材料与挥发性气体、介质衬底的结合力，提高了获取信号的稳定性及重复性。


4.根据权利要求1所述的一种基于纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欢欢，陈全胜，魏文雅，欧阳琴，许艺，许婧，郭志明，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32