基于光电技术的含脂液体食品质量安全检测关键技术研究

发布时间：2020-03-19 22:31

【摘要】：含脂类液体食品的质量与安全检测是食品检测领域的重点研究方向和前沿课题,然而目前现有的食品测量技术方法在小型化、仪器成本及测量速度上都存在不足。基于光电技术与传感器的检测方法具有响应快、准确度高、成本低等优点,可实现非接触性测量,且近年来光电传感器及其系统越来越趋向于小型化和自动化,因此,基于光电技术的含脂类液体食品质量安全检测的研究具有重要意义。本文根据国内外研究现状,基于光电传感技术和图像处理技术,从典型含脂液体食品的主要成分、食品添加剂和生物性污染方面开展了研究,旨在为含脂类液体食品质量与安全检测体系的建立与完善提供可靠的技术支持。论文的主要创新工作和研究内容如下:(1)设计了基于环状光源传感器的测量系统,实现了含脂液体食品中脂肪含量的测量与方法评估。为了实现仪器的近场实时检测,设计了均匀分布的环状光源传感器测量系统。基于样品吸光度和典型含脂液体食品中的脂肪含量的关系建立模型,并将模型输入至微处理器中完成对测量系统的定标,最终实现脂肪含量的实时检测。同时,利用测量系统评价与分析方法对环状光源传感系统进行评价,验证了测量系统的可靠性。(2)设计了基于Y型光纤传感器的测量系统,实现了含脂液体食品中脂肪含量的测量与评估。为了实现远场的实时检测,设计了基于Y型光纤传感器的测量系统,采用的单探头设计使得光信号能够垂直入射与垂直接收,有效的分离了入射光与出射光。通过样品吸光度与脂肪含量进行建模,实现了含脂液体食品中脂肪的测量。同时,测量系统评价与分析的结果表明了测量系统的可靠性。(3)提出并设计了基于W型光纤传感器测量系统,利用该测量系统实现了含脂液体食品中脂肪含量的测量。由于环状光源与Y型光纤系统在测量过程中会受到镜面反射影响,基于此,创造性的提出了具有双探头结构的W型光纤传感器系统,既能实现远场实时测量,减少杂散光信号的干扰,又能够消除液体样品的镜面反射信号,通过样品吸光度与脂肪含量进行建模,最终实现含脂类液体食品中脂肪含量的测量。(4)基于两种荧光光谱测量技术,即二维荧光光谱和三维荧光光谱法,定量检测了含脂液体食品中荧光增白剂的含量(0-1μg/ml)。在本章中以豆浆为样品进行检测。对于二维荧光光谱,将荧光强度与荧光增白剂含量直接建立模型,从而实现豆浆中荧光增白剂含量的检测;对于三维荧光光谱,将小波分析图像处理方法与支持向量回归机结合,实现了豆浆中荧光增白剂含量的检测。研究结果表明,提出的两种不同的测量方法都能实现荧光增白剂含量的检测,灵敏度高,且三维荧光光谱法的检测结果优于二维荧光光谱法。(5)基于微弱光光电传感器测量系统,同时结合小波分析的图像处理方法,定量检测了含脂液体食品中荧光增白剂的含量(0.02-0.5mg/ml)。本章中以豆浆为样品进行检测。对于采集到的含有荧光增白剂的豆浆样品的微弱荧光图像,提取其小波矩特征值,并根据距离分类法,实现了豆浆中荧光增白剂含量的准确测量。(6)基于BARDOT激光传感器的测量系统,提出了快速检测含脂液体食品中李斯特菌的有效方法。本章中以牛奶作为研究对象进行检测。首先建立了李斯特菌和非李斯特菌的图像数据库,利用BARDOT系统对检测样品图像进行识别分类,从而实现牛奶中李斯特菌的检测。同时采用PCR和qPCR对BARDOT系统检测出的菌落进行验证。结果表明,提出的方法能够有效快速的检测出牛奶中的李斯特菌,实现了无损测量,与美国农业部食品安全检验局的标准方法需要时间(约72小时)相比,BARDOT系统只需34-40小时就可完成检测,大大提高了效率。
【图文】：

原理图,测量系统,原理图,测量原理

测量系统原理图

电压输出,脂肪颗粒,最大灵敏度,豆浆

图 2.12 不同液面距离下放大模块电压输出变化最佳温度模型是根据散射系数不变来建立的。温度会影响豆浆中脂肪颗粒的择测量的最佳温度使得系统有最大灵敏度。同样采用加热的方法
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TP391.41;TS207.3

【参考文献】