【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于腌制食品品质检测，具体涉及一种通过对食品关键理化指标含量和特征风味物质进行检测的装置及方法。
技术介绍
1、为了改善食品品质，需要不断优化原材料选择、改进生产工艺和检测手段。当前大部分食品检测方法仍采用传统的理化检测方法，这种方法不仅耗时长、消耗大量化学试剂，而且需要熟练的操作人员和专业的检测设备。
2、2013年10月15日无锡艾瑞克思产品设计与研究有限公司申请的专利技术专利《一种食品品质可视化检测装置和方法》，申请号：201310479761.5公开了一种食品品质可视化检测装置和方法，可以从食品的颜色等视觉信息，以及食品变质后释放出来的二氧化硫和硫化氢的浓度信息，分别对食品的品质进行客观检测。利用该专利技术的技术手段，可以对食品的品质及新鲜度进行检测，然而直接应用该方法，还具有以下缺点：
3、第一：该专利技术采用的视觉传感器，仅仅通过食品表面形貌和颜色对食品品质进行初步判断，无法对关键理化品质进行准确的定量研究，判断标准过于单一；
4、第二：该专利技术采用的二氧化硫浓度传感器和硫化氢浓度传感器，仅仅针对食品变质对应的特征风味物质，无法针对各类食品的特征风味物质对其进行风味品质检测；
5、第三；该专利技术通过待测食品的表面形貌和颜色、二氧化硫浓度和硫化氢浓度对样品进行定性判别，并未对食品的品质进行量化表征，无法给消费者或生产者更准确的判断依据。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术设计了一种基于光谱与色敏传感
2、一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测装置，包括样品底座、气敏传感阵列区域、盐敏传感阵列区域、集气罩、光源、高光谱相机、计算机、显示屏。其中，气敏传感阵列区域和盐敏传感阵列区域分别位于样品底座的左、右两侧，在气敏传感阵列和样品底座四周设置有10mm深的凹槽，集气罩放置于凹槽之内，盖住气敏传感阵列和样品底座。光源位于样品上方500mm处，与样品呈45度角设置。位移平台位于高光谱相机下方600mm处，左右移动距离范围为-300mm～300mm。高光谱相机通过光缆连接计算机，计算机连接显示屏。
3、本专利技术所述的方法概述为：
4、利用气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometer,gc-ms)对不同腌制时间咸鸭蛋的特征风味物质进行检测，确定主要的特征风味物质并筛选色敏材料制备气敏传感阵列。根据文献所述方法合成银纳米粒子片(ag nanoprism,agnprs)，制备盐敏传感阵列。根据国家标准方法对咸鸭蛋中水分、脂质及盐分含量进行测定。利用高光谱相机获取咸鸭蛋剖面、盐敏传感阵列的光谱信息以及气敏传感阵列的rgb三通道灰度值。分别建立鸭蛋剖面特征光谱值与水分、脂质之间的定量预测模型；盐敏传感阵列特征光谱值与盐分含量之间的定量预测模型、气敏传感阵列rgb三通道灰度值与特征风味物质间的定性判别模型。最后利用检测装置及构建的模型对未知样品进行检测。
5、一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，按照下述步骤进行；
6、步骤1：根据文献所述的方法，合成agnprs；
7、步骤2：采用gc-ms测定咸鸭蛋中的风味物质，根据各物质的含量，确定咸鸭蛋的特征风味物质；
8、步骤3：根据步骤2中确定的特征风味物质，筛选色敏传感材料，制备气敏传感阵列；
9、步骤4：将煮熟后的咸鸭蛋切半，放置于样品底座上；
10、步骤5：将合成的agnprs滴加到盐敏传感阵列中，根据gb/t 5009.44-2016所述的方法，制备蛋白提取液，然后滴加到盐敏传感阵列中；
11、步骤6：将步骤3中筛选的色敏传感材料固定到pvdf薄膜上形成气敏传感阵列，然后置于气敏传感阵列区域；
12、步骤7：利用高光谱相机获取样品、盐敏传感阵列以及气敏传感阵列反应前的图像及光谱信息；
13、步骤8：盖上集气罩，静置30min，待咸鸭蛋挥发出的气味物质和蛋白提取液分别与气敏传感阵列和盐敏传感阵列充分反应后，利用高光谱相机获取样品、盐敏传感阵列以及气敏传感阵列反应后的图像及光谱信息；
14、步骤9：将获取的图像及光谱信息传递给电脑，进行黑白校正，感兴趣区域(regionof interest,roi)分割，光谱提取等操作；
15、步骤10：完成高光谱信息采集后，根据国家标准gb 5009.3-2016所述方法对咸鸭蛋水分含量进行测定；根据国家标准gb 5009.6-2016所述方法对咸鸭蛋蛋黄脂质含量进行测定；根据国家标准gb 5009.68-2016所述方法对咸鸭蛋盐分含量进行测定；
16、步骤11：按步骤4至步骤10所述的方法，采集120～150个样品，采集光谱信息并对光谱曲线进行平滑预处理，筛选特征波长后，建立样品特征光谱值与水分、脂质含量之间的定量预测模型，建立盐敏传感阵列特征光谱值与盐分含量之间的定量预测模型，建立气敏传感阵列rgb三通道灰度值与不同腌制阶段特征风味物质间的定性判别模型；
17、步骤12：对于未知样品的检测，重复步骤4至步骤9，利用步骤11中建立的定量定性预测模型，对未知样品的水分、脂质、盐分含量进行预测，做出鸭蛋剖面水分及脂质含量分布图，对风味品质进行表征。预测及表征结果将在显示器上显示。
18、其中步骤1中，agnprs的合成步骤为将24.14ml水和50μl硝酸银(0.05mol/l)加入到100ml锥形瓶中并在室温下搅拌。然后，加入500μl柠檬酸溶液(75mmol/l)和60μl过氧化氢溶液(30％)搅拌约5min之后，将新制备的250μl硼氢化钠溶液(100mmol/l)加入混合物中。溶液的颜色立即变成浅黄色。反应3-5min后，溶液由黄色变为深蓝色。溶液的最终颜色由硼氢化钠的添加量决定。在本专利技术所述方法中，使用不同体积(170μl、200μl和250μl)的硼氢化钠溶液，合成3种不同颜色的agnprs，并在4℃下保存。
19、其中步骤2中，利用gc-ms测定咸鸭蛋中的特征风味物质，具体实施步骤如下:分别称取2g蛋黄和蛋白样品，研磨均匀放入15ml萃取瓶中，在80℃水浴中预平衡10min，将spme萃取头插入瓶中并距离物体表面0.5-1cm处顶空吸附50min，搅拌速度250rpm。萃取完成后，拔出萃取头，将萃取头插入gc-ms仪器的进样口，在260℃下解吸5min后取出萃取头。
20、步骤2中，所述的gc-ms型号为岛津tq8040，色谱条件：db-5ms色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)，载气he；流速1.0ml/min，恒压40kpa；不分流；进样口温度为250℃。柱温：起始温度40本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测装置，其特征在于包括样品底座、气敏传感阵列区域、盐敏传感阵列区域、集气罩、光源、高光谱相机、计算机、显示屏；其中，气敏传感阵列区域和盐敏传感阵列区域分别位于样品底座的左、右两侧，在气敏传感阵列和样品底座四周设置有10mm深的凹槽，集气罩放置于凹槽之内，盖住气敏传感阵列和样品底座；光源位于样品上方500mm处，与样品呈45度角设置；位移平台位于高光谱相机下方600mm处，左右移动距离范围为-300mm～300mm；高光谱相机通过光缆连接计算机，计算机连接显示屏。
2.一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于按照下述步骤进行；
3.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于其中步骤1中，AgNPRs的合成步骤为将24.14mL水和50μL硝酸银(0.05mol/L)加入到100mL锥形瓶中并在室温下搅拌；然后，加入500μL柠檬酸溶液(75mmol/L)和60μL过氧化氢溶液(30％)搅拌约5min之后，将新制备的250μL硼氢化钠溶液(100mmol/L)加入混
4.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于其中步骤2中，利用GC-MS测定咸鸭蛋中的特征风味物质，具体实施步骤如下:分别称取2g蛋黄和蛋白样品，研磨均匀放入15mL萃取瓶中，在80℃水浴中预平衡10min，将SPME萃取头插入瓶中并距离物体表面0.5-1cm处顶空吸附50min，搅拌速度250rpm；萃取完成后，拔出萃取头，将萃取头插入GC-MS仪器的进样口，在260℃下解吸5min后取出萃取头。
5.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于步骤2中，所述的GC-MS型号为岛津TQ8040，色谱条件：DB-5MS色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)，载气He；流速1.0mL/min，恒压40kpa；不分流；进样口温度为250℃；柱温：起始温度40℃，保持2min，以4℃/min升温至160℃，再以6℃/min升温至250℃，保持12min；质谱条件：接口温度250℃，离子源温度230℃，溶剂延迟5min，电离方式为EI+，电子能量70eV，扫描范围m/z为50-550；将GC-MS所得结果与NIST数据库进行比对，结合相关文献确定咸鸭蛋特征风味物质。
6.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于步骤2中，确定的特征风味物质主要有对乙基苯甲酸、11-二十烯酰胺、壬醛、N,N-二甲基己胺、癸醛、2-乙基-1-己醇、己醛、2,5-二羟基苯甲醛、壬酸、庚醛等，主要以胺类、醛酮类、酸类和烷烃类物质为主。
7.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于步骤3中，筛选出来的色敏材料分别为四溴酚蓝、溴酚蓝、刚果红、溴甲酚绿、溴甲酚紫、溴甲酚紫+2，4-二硝基苯肼、百里溴酚蓝+2，4-二硝基苯肼、溴甲酚绿+碱性羟胺和溴甲酚紫+碱性羟胺。
8.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于步骤6中，所述气敏传感阵列的制备按照下述步骤进行：将配置好的色敏材料置于黑暗环境中保存；使用时，用移液枪吸取3μL色敏材料，固定到PVDF薄膜上，制成气敏传感阵列。
9.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于步骤8中，黑白校正采用HSI Analyzer软件进行，ROI分割利用ENVI软件进行，光谱提取和预处理利用Matlab软件进行。
10.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于步骤11中，所述模型建立可按照下述步骤进行：采集的数据包括样品光谱、盐敏传感阵列光谱以及气敏传感阵列RGB值三方面的信息；首先，利用SG平滑(Savitzky-Golay,SG)、标准正态变换(Standard Normal Variate，SNV)和多元散射校正(Multiplicative ScatterCorrection，MSC)对样品和盐敏传感阵列光谱进行预处理，利用竞争自适应加权采样算法(Competitive Adaptive Reweighted Sampling,CARS)和无信息变量消除算法(Unifor...
【技术特征摘要】
1.一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测装置，其特征在于包括样品底座、气敏传感阵列区域、盐敏传感阵列区域、集气罩、光源、高光谱相机、计算机、显示屏；其中，气敏传感阵列区域和盐敏传感阵列区域分别位于样品底座的左、右两侧，在气敏传感阵列和样品底座四周设置有10mm深的凹槽，集气罩放置于凹槽之内，盖住气敏传感阵列和样品底座；光源位于样品上方500mm处，与样品呈45度角设置；位移平台位于高光谱相机下方600mm处，左右移动距离范围为-300mm～300mm；高光谱相机通过光缆连接计算机，计算机连接显示屏。
2.一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于按照下述步骤进行；
3.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于其中步骤1中，agnprs的合成步骤为将24.14ml水和50μl硝酸银(0.05mol/l)加入到100ml锥形瓶中并在室温下搅拌；然后，加入500μl柠檬酸溶液(75mmol/l)和60μl过氧化氢溶液(30％)搅拌约5min之后，将新制备的250μl硼氢化钠溶液(100mmol/l)加入混合物中；溶液的颜色立即变成浅黄色；反应3-5min后，溶液由黄色变为深蓝色；溶液的最终颜色由硼氢化钠的添加量决定；在本发明所述方法中，使用不同体积(170μl、200μl和250μl)的硼氢化钠溶液，合成3种不同颜色的agnprs，并在4℃下保存。
4.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于其中步骤2中，利用gc-ms测定咸鸭蛋中的特征风味物质，具体实施步骤如下:分别称取2g蛋黄和蛋白样品，研磨均匀放入15ml萃取瓶中，在80℃水浴中预平衡10min，将spme萃取头插入瓶中并距离物体表面0.5-1cm处顶空吸附50min，搅拌速度250rpm；萃取完成后，拔出萃取头，将萃取头插入gc-ms仪器的进样口，在260℃下解吸5min后取出萃取头。
5.根据权利要求1所述一种基于光谱与色敏传感技术的咸鸭蛋品质检测方法，其特征在于步骤2中，所述的gc-ms型号为岛津tq8040，色谱条件：db-5ms色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)，载气he；流速1.0ml/min，恒压40kpa；不分流；进样口温度为250℃；柱温：起始温度40℃，保持2min，以4℃/min升温至160℃，再以6℃/min升温至250℃，保持12min；质谱条件：接口温度250℃，离子源温度230℃...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐佛言，黄星奕，田潇瑜，王成全，张晓瑞，郁姗姗，邓涛，赵欣，顾承栋，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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