一種氣味傳感器對銅綠假單胞桿菌生長預測的方法
2023-05-07 19:33:11
一種氣味傳感器對銅綠假單胞桿菌生長預測的方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於氣味傳感器對肉類典型腐敗菌銅綠假單胞菌生長階段的預測方法，屬於食品質量安全快速檢測和監測的無損技術。通過電子鼻的氣味傳感器，獲取兩種濃度的銅綠假單胞菌培養48h內的氣味信息，以氣味信息的變化構建銅綠假單胞菌的生長模型。與傳統的微生物生長檢測手段得到的生長模型相比較，該方法通過檢測微生物散發的整體氣味來預測其生長狀況，簡單快捷，無需破壞樣品，為微生物的生長檢測提供了新思路和新技術，能夠用於肉品質量和安全的檢測、監測和控制。
【專利說明】一種氣味傳感器對銅綠假單胞桿菌生長預測的方法
【技術領域】
[0001] 本發明是一種氣味傳感器對肉品主要腐敗菌銅綠假單胞桿菌生長預測的方法，屬 於食品質量安全快速無損檢測、監測和控制的【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 在上個世紀關於肉品研究的發現和創新已經可以引起肉類生產、加工、銷售和消 費的革命性變化。近年來，肉類是最具有價值的畜產並且對很多人而言已經成為他們動物 蛋白的第一選擇來源。但是，肉品由於豐富的營養成分，是微生物的天然培養基，在儲存過 程中極易受到腐敗微生物的侵染，造成極大損失。其中，假單胞菌就是引起肉品腐敗的一種 主要腐敗菌。目前，對於微生物的檢測方法主要是研究微生物形態的生理生化指標，但是需 要大量的準備工作，耗時長，靈敏度也不高，而且對樣品有一定的損傷，不能夠及時地監測 到腐敗微生物。免疫學檢測方法特異性好、靈敏度高，但實驗前要對樣品做比較繁瑣且困難 的處理工作。分子生物學方法主要針對核酸進行檢測，與免疫學方法一樣，特異性好、靈敏 度高，但需要進行細胞破壁提取核酸。電子鼻作為一種對各種食品無損、快速的質量與安 全分析和評估方法，較之感官評價、顯微技術、微生物理化指標等其他傳統方法對肉品腐敗 微生物的檢測具有明顯的優勢。電子鼻直接獲取樣品揮發性物質的整體信息，並通過模式 識別進行整體判斷，來預測假單胞菌的生長狀況，不需要對樣品進行破壞處理，具有操作簡 單、方便快捷、無損、環保的優點。目前，電子鼻廣泛應用於肉品質量評價、等級判定、成熟期 判斷、類別識別、生產過程檢測與控制等方面，但並不涉及對肉中特定腐敗微生物的生長預 測。因此，亟需開發一種利用電子鼻實現肉中主要腐敗微生物或者致病微生物生長預測的 方法，為肉品質量和安全的監測和控制提供支持。
【發明內容】
[0003] 一、技術問題
[0004] 鑑於上述的技術發展現狀，本發明的目的主要針對現有技術實現肉品中主要腐敗 微生物和致病微生物的生長預測模型構建費時費力的問題，開發基於氣味傳感器的快速無 損檢測方法，滿足食品質量與安全控制的迫切需求。通過利用電子鼻檢測系統，獲取微生物 生長過程中的氣味信息，選取特徵傳感器的響應值，構建基於氣味傳感器的微生物生長預 測模型。本發明的方法也可以用於其他類微生物的生長預測模型構建的應用中。
[0005] 二、技術方案
[0006] 1. -種氣味傳感器對銅綠假單胞桿菌生長預測的方法，其裝置特徵在於，
[0007] 1)系統組成包括進樣系統、包含10個金屬氧化物傳感器的探測系統和用於數 據記錄和分析的模式識別軟體，其中，10個傳感器分別為WIC/Si :對芳香型化合物敏感）； W5S/S2 :對氮氧化物敏感;W3C/S3 :對氨類和芳香型化合物敏感；W6S/S4 :氫氣敏感；W5C/S5 : 對烯烴和芳香型化合物敏感;W1S/S6 :對烴類物質敏感；W1W/S7 :對硫化氫敏感;W2S/S8 :對 醇類和部分芳香型化合物敏感；W2W/S9 :對芳香化合物和有機硫化物敏感;W3S/S1(I :對烷烴 敏感；軟體系統包括信號預處理和模式識別兩部分；通過選取的傳感器陣列把氣體成分的 變化轉化為可以測量的物理信號。其中，試驗參數設置為流速300mL/min，測定時間60s，洗 氣時間110s，樣品準備時間5s，自動調零時間5s。
[0008] 2)檢測步驟在於：將處於溫度為37°C、相對溼度為85%條件下培養一段時間的培 養基平板取出，放置於如權利要求1所述的檢測系統中，獲取樣品氣味的整體信息；利用單 因素方差分析和電子鼻自帶的載荷分析對獲得的氣味信息進行處理，獲得最佳的傳感器陣 列；選擇最佳傳感器陣列，根據傳感器響應信息構建銅綠假單胞菌的生長模型。
[0009] 2.構建銅綠假單胞菌的生長模型之一，其特徵在於，
[0010] 1)銅綠假單胞菌初始濃度為102CFU/mL，分別提取傳感器&和5 1(|的響應值求平均 值，根據培養時間與單個傳感器響應值的關係構建銅綠假單胞桿菌的生長模型為：
【權利要求】
1. 一種氣味傳感器對銅綠假單胞桿菌生長預測的方法，其裝置特徵在於， 1) 系統組成包括進樣系統、包含10個金屬氧化物傳感器的探測系統和用於數據記錄 和分析的模式識別軟體，其中，10個傳感器分別為WIC/Si :對芳香型化合物敏感）；W5S/S2 : 對氮氧化物敏感；W3C/S3 :對氨類和芳香型化合物敏感;W6S/S4 :氫氣敏感；W5C/S5 :對烯烴 和芳香型化合物敏感;W1S/S6 :對烴類物質敏感;W1W/S7 :對硫化氫敏感；W2S/S8 :對醇類和 部分芳香型化合物敏感;W2W/S9 :對芳香化合物和有機硫化物敏感;W3S/S1(I :對烷烴敏感； 軟體系統包括信號預處理和模式識別兩部分；通過選取的傳感器陣列把氣體成分的變化轉 化為可以測量的物理信號。其中，試驗參數設置為流速300mL/min，測定時間60s，洗氣時間 110s，樣品準備時間5s，自動調零時間5s。 2) 檢測步驟在於：將處於溫度為37°C、相對溼度為85%條件下培養一段時間的培養基 平板取出，放置於如權利要求1所述的檢測系統中，獲取樣品氣味的整體信息；利用單因素 方差分析和電子鼻自帶的載荷分析對獲得的氣味信息進行處理，獲得最佳的傳感器陣列； 選擇最佳傳感器陣列，根據傳感器響應信息構建銅綠假單胞菌的生長模型。
2. 如權利要求1所述的構建銅綠假單胞菌的生長模型之一，其特徵在於， 1) 銅綠假單胞菌初始濃度為102CFU/mL，分別提取傳感器&和S1(l的響應值求平均值， 根據培養時間與單個傳感器響應值的關係構建銅綠假單胞桿菌的生長模型為： y(s8) = 1.515+0. 1086/(31. 84 X exp (-0. 1803 Χχ)+0. 1158) (1) y (s10) = 1. 059+2. 424/ (17. 29 X exp (-〇. 03278 X x) +0. 8034) (2) 其中，上述公式（1)和（2)為單個傳感器，分別為&和31(|建立的濃度為102CFU/mL假 單胞菌的生長模型，y為單個傳感器響應值均值，X為培養時間，單位為小時。 2) 銅綠假單胞菌初始濃度為104CFU/mL，分別提取S8和S1(l的響應值求平均值，根據培 養時間與單個傳感器響應值的關係構建銅綠假單胞桿菌的生長模型為： y(s8) = 1. 479+2. 203/(146. IX exp (-1. 856 Χχ)+0. 917) (3) y (s10) = 1. 15+5. 161/ (175. 2 X exp (-〇. 2067 X x) +8. 824) (4) 其中，上述公式（3)和（4)為單個傳感器，分別為&和S1(l建立的濃度為104CFU/mL假 單胞菌的生長模型，y為單個傳感器響應值均值，X為培養時間，單位為小時。
3. 如權利要求1所述的構建銅綠假單胞桿菌的生長模型之二，其特徵在於， 1) 銅綠假單胞菌初始濃度為102CFU/mL，提取最佳傳感器陣列的響應值，求10個傳感 器陣列的第一和第二主成分得分值，根據培養時間與主成分得分值的關係構建的銅綠假單 胞菌的生長模型為： y = 1. 137+0. 6558/(49. 98Xexp(-〇. 2129Xx)+l. 113) (5) 其中，式（5)中，y為第一主成分得分值，x為培養時間，單位為小時。 y = 1. 92+1. 894/ (21. 19 X exp (-〇. 04805 X x) +0. 4858) (6) 其中，式（6)中，y為第二主成分得分值，x為培養時間，單位為小時。 2) 銅綠假單胞菌濃度為104CFU/mL，提取10個傳感器傳感器陣列的響應值，求最佳傳 感器陣列的第一和第二主成分得分值，根據培養時間與主成分得分值的關係構建的銅綠假 單胞菌的生長模型為： y = 1. 241-5. 967/(-115. 7Xexp(-〇. 1414Xx)-5. 44) (7) 其中，式（7)中，y為第一主成分得分值，x為培養時間，單位為小時。 y = 1. 358+13. 53/(24. 99Xexp(-〇. 01524 Xx)-6. 897) (8) 其中，式（8)中，y為第二主成分得分值，x為培養時間，單位為小時。
4.如權利要求1所述的培養基平板，其特徵在於，培養基構成為牛肉膏3g、蛋白腖10g、 NaC15g、瓊脂15-20g、水1000mL、pH7. 4-7. 6 ;每個培養皿含有的培養基體積為18±2mL，培 養基厚度為2. 5 ±0. 5mm。
【文檔編號】G01N27/02GK104267067SQ201410603261
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】潘磊慶, 顧欣哲, 屠康, 孫曄, 王文雪, 胡鵬程, 張偉 申請人:南京農業大學