一种猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法技术

本发明专利技术公开了一种猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法，利用气质联用技术结合主成分分析方法筛选与猪肉食源性致病菌密切相关的挥发性代谢产物，选择与挥发性代谢产物显色响应效果明显的色敏材料构建仿生传感器，并且采用多种信息挖掘算法进行数据的滤噪、净化及特征提取，利用多种智能学习算法构建食源性致病菌的定量及定性评价模型，并对挥发性代谢产物与色敏材料的显色机制进行解析，实现了对猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测。本发明专利技术利用色敏仿生传感器捕获食源性致病菌挥发性代谢产物，同时结合智能传感技术获取挥发性代谢产物特征信息，提供一种快速、灵敏、准确的新检测方案。

A color sensitive biomimetic sensing method for the detection of volatile metabolites of food borne pathogenic bacteria in pork

【技术实现步骤摘要】
一种猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法
本专利技术属于食品安全、环境监测
，尤其是一种集成色敏仿生传感技术、信息智能化处理技术的猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法。
技术介绍
肉类是人们日常生活不可缺少的食品，其中猪肉因其味道鲜美、营养丰富、易被人体消化吸收而成为我国居民最重要的肉食品之一，消费总量占肉品总消费量的62.5％，但因其营养丰富极易受到微生物的污染而发生腐败变质，降低其食用价值和商品价值,缩短其货架期并增加食源性疾病的危害。高频率的肉类食品安全突发事件是近年肉类食品安全问题的一个显著特点，如大肠杆菌和单增李斯特菌等食源性致病菌的爆发性流行事件的发生，使猪肉食品的安全性成为全社会关注的焦点。食源性致病菌是指可以引起食物中毒或以食物为传播媒介的致病性细菌，致病性细菌直接或者间接地污染食物和水源，人经口感染会导致食源性疾病。食源性致病菌检测方法主要有传统的微生物检验技术、分子生物学检测技术、仪器分析技术和免疫学检测技术。现有的这些检测方法虽各有优势，但都存在一定的局限性，或者前处理步骤复杂、时间长、检测结果假阳性率偏高，或者仪器设备昂贵、对检测环境要求。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。目前，利用气质联用技术结合主成分分析方法筛选与猪肉食源性致病菌密切相关的挥发性代谢产物，优选与挥发性代谢产物显色响应效果明显的色敏材料，构建仿生传感器，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多种智能学习算法，构建食源性致病菌的定量评价模型，并对挥发性代谢产物与色敏材料的显色机制进行解析，最终利用方法实现猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测仍鲜有文献报道。本专利技术作为一种新兴的色敏仿生传感检测方法，从一定程度上实现了猪肉食源性致病菌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，本申请提出了一种猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法，一方面利用色敏仿生传感器捕获食源性致病菌挥发性代谢产物，另一方面结合智能传感技术，获取挥发性代谢产物特征信息，便于智能化处理。采用色敏仿生传感检测检测新思路，建立快速、灵敏、准确的猪肉食源性致病菌挥发性代谢产物检测方法。本专利技术所采用的技术方案如下：一种猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法，利用气质联用技术结合主成分分析方法筛选与猪肉食源性致病菌密切相关的挥发性代谢产物，优选与挥发性代谢产物显色响应效果明显的色敏材料，构建仿生传感器，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多种智能学习算法，构建食源性致病菌的定量及定性评价模型，并对挥发性代谢产物与色敏材料的显色机制进行解析，实现了对猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测。进一步，利用气质联用技术结合食源性致病菌特定优化的萃取头，富集培养不同时间段的挥发性代谢物。进一步，利用气质联用技术结合主成分分析方法筛选所述挥发性代谢产物的方法为：研究不同食源性致病菌在培养过程中产生挥发性代谢物的动力学变化规律，运用主成分分析中因子贡献率与因子载荷得分确定各类型样本代谢物分子的权重，筛选出表征食源性致病菌变化的特征挥发性代谢物。进一步，检测挥发性代谢物的方法为：采用实验室自制的色敏传感系统进行检测挥发性代谢物富集与检测。进一步，选择所述色敏材料的方法为：利用巨正则蒙特卡罗方法计算色敏材料对特征挥发性代谢物的吸附量，结合色敏响应结果优选最佳色敏材料。进一步，构建挥发性代谢物的定量及定性评价模型的方法为：利用小波分析、蚁群优化的多种信息挖掘算法进行数据的滤噪、净化及特征提取；再利用变量组合集群分析、迭代保留有效变量的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的多种智能学习算法，进而构建挥发性代谢物的定量及定性评价模型。进一步，利用密度泛函理论解析特征挥发性代谢物与色敏材料作用前后原子电荷、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，明确不同色敏材料效能的差异；利用DFT方法，对特征挥发性代谢物与色敏材料作用体系的几何结构、成键特征、电子属性和振动频率进行模拟计算，揭示电子云密度、电荷转移和空间结构的变化规律，探索位点空间阻遏效应对显色性能的影响。本专利技术的有益效果：1、本专利技术所提出的猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法，研究不同食源性致病菌在培养过程中产生挥发性代谢物的动力学变化规律，利用气质联用技术结合主成分分析方法筛选挥发性代谢产物，运用主成分分析中因子贡献率与因子载荷得分确定各类型样本代谢物分子的权重，筛选出表征食源性致病菌变化的特征挥发性代谢物，进而提高检测的准确性。2、本专利技术的检测方法，与常用的食源性致病菌检测方法相比，本专利技术将构建的快速检测方法应用于实际猪肉样品检测，提高传统方法的检测速度及准确性。3、本专利技术的检测方法，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、净化及特征提取，利用变量组合集群分析、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多种智能学习算法，构建挥发性代谢物的定量及定性评价模型。通过所构建的挥发性代谢物的定量及定性评价模型能够实现快速、灵敏、准确的猪肉食源性致病菌挥发性代谢产物检测。4、本专利技术的检测方法，利用密度泛函理论解析特征挥发性代谢物与色敏材料作用前后原子电荷、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，明确不同色敏材料效能的差异；利用DFT方法，对特征挥发性代谢物与色敏材料作用体系的几何结构、成键特征、电子属性和振动频率进行模拟计算，揭示电子云密度、电荷转移和空间结构的变化规律，探索位点空间阻遏效应对显色性能的影响。5、本专利技术构建的检测方法用于猪肉食源性致病菌挥发性代谢物检测灵敏度高，检测速度快，准确高，在食品安全、环境监测等
广泛应用。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。在本实施例中，仅以大肠杆菌为例进行说明，本专利技术检测方法所适用的食源性致病菌不仅限于大肠杆菌。1、挥发性代谢物筛选：利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术结合二乙烯基苯/Carboxen/聚二甲基硅氧烷萃取头对大肠杆菌在每间隔3h培养过程中产生的挥发性代谢物进行收集、分离、鉴定，优选样本采集的最佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法，其特征在于，利用气质联用技术结合主成分分析方法筛选与猪肉食源性致病菌密切相关的挥发性代谢产物，选择与挥发性代谢产物显色响应效果明显的色敏材料，构建仿生传感器，并结合变量组合集群分析、迭代保留有效变量的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的多种智能学习算法，构建食源性致病菌的定量及定性评价模型，并对挥发性代谢产物与色敏材料的显色机制进行解析，实现了对猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法，其特征在于，利用气质联用技术结合主成分分析方法筛选与猪肉食源性致病菌密切相关的挥发性代谢产物，选择与挥发性代谢产物显色响应效果明显的色敏材料，构建仿生传感器，并结合变量组合集群分析、迭代保留有效变量的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的多种智能学习算法，构建食源性致病菌的定量及定性评价模型，并对挥发性代谢产物与色敏材料的显色机制进行解析，实现了对猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测。


2.根据权利要求1所述的一种猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法，其特征在于，利用气质联用技术结合食源性致病菌特定优化的萃取头，富集培养不同时间段的挥发性代谢物。


3.根据权利要求2所述的一种猪肉食源性致病菌挥发性代谢物的色敏仿生传感检测方法，其特征在于，利用气质联用技术结合主成分分析方法筛选所述挥发性代谢产物的方法为：研究不同食源性致病菌在培养过程中产生挥发性代谢物的动力学变化规律，运用主成分分...

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