基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測方法和裝置的製作方法
2024-01-26 20:29:15 1
專利名稱：基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種黑木耳蛋白質含量的檢測方法和裝置，具體為一種基於特徵波段
模型的黑木耳蛋白質含量快速檢測方法和裝置。
背景技術：
黑木耳營養豐富，含有較多的碳水化合物、蛋白質、脂肪、纖維素等營養成份，作為 一種具有保健功能的食品被廣泛食用。黑木耳的品質因受其產地生長環境(海拔、溫溼度、 氣候條件等)的影響，具有很大的差異。而蛋白質作為黑木耳品質的重要指標，其快速檢測 對黑木耳品質控制非常重要。傳統的蛋白質測量方法為凱氏定氮法或燃燒測氮法，測量過 程費時、費力、耗材成本高，且中間過程容易產生化學汙染。因此，急需一種能夠快速、準確 地實現黑木耳中蛋白質含量檢測的方法。近紅外光譜技術作為一種快速、簡便、準確的分析 技術，在農產品和食品品質分析中已有廣泛的應用。
發明內容
本發明提供一種基於特徵波段模型的黑木耳蛋白質含量快速檢測方法和裝置，可 快速採集黑木耳某些特定波長的反射率，通過預設的線性計算公式，快速準確檢測黑木耳 中蛋白質含量。
—種基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測方法，包括以下步驟
1)將黑木耳粉碎，過篩； 2)採集波長為1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所對應的 黑木耳的反射率值； 3)將獲取的反射率值轉化為吸光度值；
4)將吸光度值分別代入線性方程formula see original document page 3 方程中Y為黑木耳中蛋白質含量A X7分別為波長1318nm、1100nm、1396nm、 2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所對應的黑木耳的吸光度值；上述波長與黑木耳蛋白質及 相關化學成分中的N-H、C-N、N-H、C = 0等化學鍵的振動信息相關，這些信息能夠反映黑木 耳中蛋白質含量的多少。例如1318nm反映了黑木耳蛋白質中N-H的一級伸縮振動及N_H 的平面彎曲振動，2214nm反映了蛋白質及相關化學成分的N-H、C-N、C二 O等組合伸縮振動 信息，2498nm反映了蛋白質中不同胺基酸側鏈的伸縮和彎曲振動信息。應用多元線性回歸 算法對上述特徵波長進行建模分析，建立黑木耳蛋白質含量與特徵波長的線性方程。
通過計算得到黑木耳中蛋白質含量。 —種基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測裝置，包括光譜採集裝置、嵌入 式系統和電源系統，光源採集裝置通過USB數據線與嵌入式系統相連，嵌入式系統由電源 系統供電；光譜採集裝置由樣品池、蓋在樣品池上的石英玻片、石英玻片上方的光敏傳感器固定層、由光敏傳感器固定層固定的光敏傳感器組合裝置和光源系統組成；光敏傳感器 固定層設有8個沿同一圓周均勻分布的通道，每個通道的中心線均與垂直方向成45。，交 匯於光源系統在石英玻片的照射中心；光敏傳感器組合裝置由8組濾光片和光敏傳感器 組合而成，每個通道中設置一組濾光片和光敏傳感器；其中7個濾光片的中心波長分別為 1318nm、1100nm、1396nm， 2214nm、1834nm、1520nm和2498nm。
所述的光源系統的波長範圍覆蓋1000-2500nm。 所述的嵌入式系統預設黑木耳蛋白質含量計算的線性方程，且具有數據存儲、計 算和顯示功能。 所述的線性方程為Y = 89. 960X「248. 482X2+269. 366X3_68. 022X4+200. 063X5_30 9. 675X6+87. 126X7+2. 028，公式中Y為黑木耳中蛋白質含量，X: &分別為波長1318nm、 1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所對應的黑木耳的吸光度值。
黑木耳樣本放入樣品池後，光源系統發出的光，經黑木耳反射後，透過石英玻片被 光敏傳感器組合裝置接收。黑木耳在特定波長(其中有一個作為參照波長，其餘7個參與 計算)處的反射率數據通過USB數據線傳入嵌入式系統，通過log(l/R)將反射率轉化為吸 光度(其中R為反射率)，然後經過預先設定好的線性方程Y(X ) = 89. 960X「248. 482X2+2 69. 366X3-68. 022X4+200. 063X5_309. 675X6+87. 126X7+2. 028計算得出黑木耳的蛋白質含量， 並進行結果的存儲和顯示，公式中Y為黑木耳中蛋白質含量，單位為％ 。
本發明具有的有益效果是 (1)實現了黑木耳中蛋白質含量的快速檢測，且檢測過程簡便、快捷、成本低、無汙 染； (2)應用特徵波段結合線性計算公式進行黑木耳中蛋白質含量的檢測，檢測裝置 結構簡單，檢測方法快速，結果準確可靠； (3)可根據實際情況，選擇其他中心波長的濾光片，通過修正線性計算公式，用於 黑木耳其他品質指標的快速檢測。 本發明主要用於通過特徵波長快速準確檢測黑木耳蛋白質含量，檢測快速準確， 大大縮短了檢測的時間，減少了環境汙染，降低了檢測成本。
圖1是黑木耳蛋白質含量快速檢測系統結構示意圖。
圖2是黑木耳蛋白質含量快速檢測方法流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，一種基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測裝置，包括光譜採 集裝置6、嵌入式系統7和電源系統8，光源採集裝置6通過USB數據線與嵌入式系統7相 連，嵌入式系統7由電源系統8供電。 光譜採集裝置6由樣品池1、蓋在樣品池1上的石英玻片2、石英玻片2上方的光 敏傳感器固定層3、由光敏傳感器固定層3固定的光敏傳感器組合裝置4和光源系統5組 成；光敏傳感器固定層3設有8個沿同一圓周均勻分布的通道，每個通道的中心線均與垂直 方向成45° ，交匯於光源系統5在石英玻片2的照射中心；光敏傳感器組合裝置4由8組濾光片和光敏傳感器組合而成，每個通道中設置一組濾光片和光敏傳感器；其中7個濾光 片的中心波長分別為1318nm、1100nm、1396nm，2214nm、1834nm、1520nm和2498nm。 8組濾光 片和光敏傳感器其中一組作為參照波長，其餘7組參與計算。 光源系統5的波長範圍覆蓋1000-2500nm。光源系統5垂直照射石英玻片2，且光 源系統5的照射中心在8個通道所組成的圓周的圓心點，則光源照射在石英玻片的中心點 正好與8個通道中心線的交匯點重合。 嵌入式系統7採用型號為STC12A5C60AD單片機，預設黑木耳蛋白質含量計算的線 性方程，Y(% ) = 89. 960X「248. 482X2+269. 366X3_68. 022X4+200. 063X5_309. 675X6+87. 126 X7+2. 028，公式中Y為黑木耳中蛋白質含量，單位為X，Xi X,分別為波長1318nm，1100nm， 1396nm， 2214nm， 1834nm， 1520nm， 2498nm所對應的黑木耳的吸光度值。
檢測方法其步驟如下 1)將樣品池裝滿黑木耳粉碎(過60目篩)樣本，並將黑木耳樣品表面撫平，將石 英玻片蓋在樣品上； 2)使用該系統光譜採集裝置採集黑木耳預設的7個通道的反射率值，並通過USB 數據線傳入嵌入式系統進行數據存儲備用； 3)將獲取的7個通道的黑木耳反射率值通過1og(l/R)轉化為吸光度值；
4)將7個通道的吸光度值分別代入線性方程Y(% ) = 89. 960X「248. 482X2+269. 366X3-68. 022X4+200. 063X5_309. 675X6+87. 126X7+2. 028，公式中Y為黑木耳中蛋白質含量， 單位為％ ， X! X7分別為波長1318nm， llOOnm， 1396nm， 2214nm， 1834nm， 1520nm， 2498nm所 對應的黑木耳的吸光度值。通過計算即可得到黑木耳中蛋白質含量。
在嵌入式系統內進行數據結果的存儲、顯示和處理。 本發明所選定的特徵波長只針對黑木耳蛋白質的快速檢測，對其他指標的檢測不 適用，如需檢測其他品質指標，需重新選定特徵波長，建立線性方程。 上述具體實施方式
用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的 精神和權力要求的保護範圍內，對本方面做出的任何修改和改變，都落入本發明的保護範 圍。
權利要求
一種基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測方法，其特徵在於包括以下步驟1)將黑木耳粉碎，過篩；2)採集波長為1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所對應的黑木耳的反射率值；3)將獲取的反射率值轉化為吸光度值；4)將吸光度值分別代入線性方程Y＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028方程中Y為黑木耳中蛋白質含量；X1～X7分別為波長1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所對應的黑木耳的吸光度值；通過計算得到黑木耳中蛋白質含量。
2. —種基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測裝置，包括光譜採集裝置(6)、嵌入式系統(7)和電源系統(8)，光源採集裝置(6)通過USB數據線與嵌入式系統(7)相連，嵌入式系統(7)由電源系統(8)供電，其特徵在於光譜採集裝置(6)由樣品池(1)、蓋在樣品池(1)上的石英玻片(2)、石英玻片(2)上方的光敏傳感器固定層(3)、由光敏傳感器固定層(3)固定的光敏傳感器組合裝置(4)和光源系統(5)組成；光敏傳感器固定層(3)設有8個沿同一圓周均勻分布的通道，每個通道的中心線均與垂直方向成45。，交匯於光源系統(5)在石英玻片(2)的照射中心；光敏傳感器組合裝置(4)由8組濾光片和光敏傳感器組合而成，每個通道中設置一組濾光片和光敏傳感器；其中7個濾光片的中心波長分別為1318nm、1100nm、1396nm，2214nm、1834nm、1520nm和2498nm。
3. 如權利要求2所述的基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測裝置，其特徵在於所述的光源系統(5)的波長範圍覆蓋1000-2500nm。
4. 如權利要求2所述的基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測裝置，其特徵在於所述的嵌入式系統(7)預設黑木耳蛋白質含量計算的線性方程，且具有數據存儲、計算和顯示功能。
5. 如權利要求4所述的基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測裝置，其特徵在於所述的線性方程為formula see original document page 2公式中Y為黑木耳中蛋白質含量，Xi X7分別為波長1318nm、 1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所對應的黑木耳的吸光度值。
全文摘要
本發明公開了一種基於特徵波段的黑木耳蛋白質含量快速檢測方法，包括以下步驟1)將黑木耳粉碎，過篩；2)採集波長為1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所對應的黑木耳的反射率值；3)將獲取的反射率值轉化為吸光度值；4)將吸光度值分別代入線性方程Y＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028方程中Y為黑木耳中蛋白質含量；X1～X7分別為波長1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所對應的黑木耳的吸光度值；通過計算得到黑木耳中蛋白質含量。本發明還公開了實施上述檢測方法的裝置，本發明主要用於通過特徵波長快速準確檢測黑木耳蛋白質含量，檢測快速準確，大大縮短了檢測的時間，減少了環境汙染，降低了檢測成本。
文檔編號G01N21/01GK101706421SQ20091015429
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月19日 優先權日2009年11月19日
發明者何勇, 劉飛 申請人:浙江大學