專(zhuān)利名稱(chēng)：一種快速檢測(cè)食品綜合毒性的生物電化學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速檢測(cè)食品綜合毒性的生物電化學(xué)裝置，屬于食品安全和環(huán)境保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
·食品安全是世人關(guān)注的熱點(diǎn)和敏感問(wèn)題，關(guān)乎著人民群眾的人身財(cái)產(chǎn)安全。近年來(lái)，食品安全問(wèn)題頻發(fā)，三聚氰胺、蘇丹紅、致癌毒米、阜陽(yáng)大頭娃娃奶粉、臺(tái)塑劑以及瘦肉精等數(shù)十起食品安全事件被查處曝光后，引起了人們的極大關(guān)注。目前，食品安全問(wèn)題主要包括以下幾個(gè)方面化學(xué)性危害、生物毒素、微生物性危害、食品摻假、生物轉(zhuǎn)基因食品以及生物恐怖事件等。針對(duì)這些方面我國(guó)也紛紛出臺(tái)了各種食品安全標(biāo)準(zhǔn)和一系列的食品安全通用分析方法。所檢測(cè)的項(xiàng)目主要包括抗生素殘留量、重金屬含量以及食品添加劑量等等，所采用的方法則多為化學(xué)分析法，包括色譜、質(zhì)譜分析和光譜分析，以及現(xiàn)代分子生物技術(shù)等。雖然這些方法可靠、結(jié)果穩(wěn)定，但檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、操作繁瑣、儀器昂貴且攜帶不便，而且由于檢測(cè)獲得結(jié)果的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)于新鮮食品可能是在食品上市之后才出來(lái)檢測(cè)結(jié)果。由于目前缺乏對(duì)食品進(jìn)行事前監(jiān)督監(jiān)測(cè)的有效手段，對(duì)食品是否對(duì)人體有急性毒性尚不能作出快速的判斷，特別是對(duì)于食品中可能存在多種有毒有害物質(zhì)的情況，常規(guī)監(jiān)測(cè)方法不能快速有效地反映食品的綜合急性毒性，這就嚴(yán)重威脅了食用者的健康和安全。因此，迫切需要研究和開(kāi)發(fā)快速、方便、可靠的食品綜合急性毒性檢測(cè)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種快速檢測(cè)食品綜合毒性的生物電化學(xué)裝置，具有檢測(cè)迅速、使用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，敏感度高，監(jiān)測(cè)范圍廣，日常管理簡(jiǎn)單以及運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，采取的技術(shù)方案是一種快速檢測(cè)食品綜合毒性的生物電化學(xué)裝置，包括食品樣品預(yù)處理單元(I)、電化學(xué)檢測(cè)單元(2)和控制單元(3)，其特征在于食品樣品預(yù)處理單元(I)包括固體食品樣品粉碎機(jī)(4)，培養(yǎng)液儲(chǔ)液罐(5)，微量元素、維生素儲(chǔ)液罐(6 )，pH緩沖液儲(chǔ)液罐(7 )，混液罐(8 )和磁力攪拌器(9 );電化學(xué)檢測(cè)單元(2 )由6-24個(gè)微生物燃料電池(10)組成；控制單元(3)包括電壓信號(hào)采集模塊(11)和計(jì)算機(jī)
(12)組成。所述的食品樣品預(yù)處理單元(1)，其特征在于可用于預(yù)處理固體或者液體狀食品樣品，對(duì)于固體食品樣品，首先由固體食品樣品粉碎機(jī)(4)進(jìn)行粉碎，隨后定量取粉碎后樣品于混液罐(8)中，置于磁力攪拌器(9)上，分別從培養(yǎng)液儲(chǔ)液罐(5)，微量元素、維生素儲(chǔ)液罐(6)和pH緩沖液儲(chǔ)液罐(7)中量取定量的培養(yǎng)液、微量元素、維生素液和pH緩沖液加入混液罐(8)，并通過(guò)磁力攪拌器(9)帶動(dòng)攪拌子與檢測(cè)固體樣混合均勻，混合后樣品懸液在IOOOOrpm的轉(zhuǎn)速下離心lOmin，取上清液分成等量的3份，作為3個(gè)平行樣品上清液，備用，控制樣品量使得上清液有機(jī)物濃度為100-1000mg/L，pH為6. 0-8. O ;對(duì)于液體樣品，則直接定量量取液體樣品，加入定量的培養(yǎng)液、微量元素、維生素液和PH緩沖液后，由磁力攪拌器(9)混合均勻后分成等量的3份，作為待檢測(cè)樣品的3個(gè)平行樣，備用，同樣控制液體樣品量使得最終待檢測(cè)樣品的有機(jī)物濃度為100-1000mg/L，pH為6. 0-8. O ;對(duì)照分別選用國(guó)家質(zhì)量體系認(rèn)證的免檢固體或者液體食品樣品，用上述樣品預(yù)處理方法同樣處理，獲得對(duì)照樣品的3個(gè)平行樣，備用。本發(fā)明中，所述的快速檢測(cè)食品綜合毒性的生物電化學(xué)裝置，其特征在于電化學(xué)檢測(cè)單元(2)由6-24個(gè)空氣陰極微生物燃料電池(10)組成，微生物燃料電池的陽(yáng)極上附著具有高電化學(xué)活性的微生物；備用的待檢測(cè)樣品和對(duì)照樣品由進(jìn)樣口(10-1)加入到微生物燃料電池(10)中，檢測(cè)完成后從出樣口(10-2)排出；每個(gè)微生物燃料電池的陰陽(yáng)級(jí)分別以導(dǎo)線與控制單元(3)的電壓信號(hào)采集模塊(11)連接，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微生物燃料電池產(chǎn)生的電壓信號(hào)；每3個(gè)微生物燃料電池為I組，用于檢測(cè)同一個(gè)待檢樣品或者對(duì)照樣品的3個(gè)平行樣，獲得各自的電壓值，由計(jì)算機(jī)(12)分別計(jì)算3個(gè)平行樣的平均電壓值以及相應(yīng)對(duì)照
的3個(gè)平行樣的平均電壓值，以獲得相對(duì)電·數(shù)
算機(jī)(12)對(duì)每個(gè)微生物燃料電池的電壓值、3個(gè)平行樣的平均電壓值以及相對(duì)電壓指數(shù)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀顯示，并且對(duì)待檢測(cè)的食品樣品的綜合毒性給出評(píng)價(jià)。本發(fā)明基于微生物燃料電池原理。微生物燃料電池是一種以具有電化學(xué)活性的微生物為陽(yáng)極催化劑，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置，微生物燃料電池中的電化學(xué)活性微生物可進(jìn)行胞外呼吸，它可將食品中的有機(jī)物生物氧化過(guò)程產(chǎn)生的電子直接傳遞至電極，通過(guò)回路形成電流，而在一定范圍內(nèi)，食品樣品上清液中有毒物質(zhì)種類(lèi)和濃度與微生物燃料電池的產(chǎn)電抑制率呈線性關(guān)系，通過(guò)檢測(cè)微生物燃料電池的電壓輸出信號(hào)可實(shí)現(xiàn)食品綜合毒性的快速檢測(cè)。本發(fā)明的有益效果是可以實(shí)現(xiàn)食品綜合毒性的快速檢測(cè)，并具有使用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，敏感度高，監(jiān)測(cè)范圍廣，日常管理簡(jiǎn)單以及運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明快速檢測(cè)食品綜合毒性的生物電化學(xué)裝置的示意圖。圖中1是食品樣品預(yù)處理單元；2是電化學(xué)檢測(cè)單元；3是控制單元；4是固體食品樣品粉碎機(jī)；5是培養(yǎng)液儲(chǔ)液罐；6是微量元素、維生素儲(chǔ)液罐；7是pH緩沖液儲(chǔ)液罐；8是混液罐；9是磁力攪拌器；10是微生物燃料電池；10-1是進(jìn)樣口 ；10-2是出樣口 ；11是電壓信號(hào)采集模塊；12是計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I :如圖I所示，本發(fā)明裝置包括食品樣品預(yù)處理單元(I)、電化學(xué)檢測(cè)單元(2)和控制單元(3)三部分。其中食品樣品預(yù)處理單元(I)包括固體食品樣品粉碎機(jī)(4)，培養(yǎng)液儲(chǔ)液罐(5)，微量元素、維生素儲(chǔ)液罐(6)，pH緩沖液儲(chǔ)液罐(7)，混液罐(8)和磁力攪拌器
(9)，；電化學(xué)檢測(cè)單元(2)由6-24個(gè)微生物燃料電池(10)組成；控制單元(3)包括電壓信號(hào)采集模塊(11)和計(jì)算機(jī)(12)組成。當(dāng)檢測(cè)的食品樣品為固體樣品時(shí)，首先由固體食品樣品粉碎機(jī)(4)進(jìn)行粉碎，隨后定量取粉碎后樣品于混液罐(8)中，置于磁力攪拌器(9)上，分別從培養(yǎng)液儲(chǔ)液罐(5)，微量元素、維生素儲(chǔ)液罐(6)和pH緩沖液儲(chǔ)液罐(7)中量取定量的培養(yǎng)液、微量元素、維生素液和PH緩沖液加入混液罐(8)，并通過(guò)磁力攪拌器(9)帶動(dòng)攪拌子與檢測(cè)固體樣混合均勻，混合后樣品懸液在IOOOOrpm的轉(zhuǎn)速下離心IOmin,取上清液分成等量的3份,作為3個(gè)平行樣品上清液，備用，控制樣品量使得上清液有機(jī)物濃度為100-1000mg/L，pH為6. 0-8. O。當(dāng)檢測(cè)的食品樣品為液體樣品時(shí)，則直接定量量取液體樣品于混液罐(8)中，加入定量的培養(yǎng)液、微量元素、維生素液和PH緩沖液后，由磁力攪拌器(9)混合均勻后分成等量的3份，作為待檢測(cè)樣品的3個(gè)平行樣，備用，同樣控制液體樣品量使得最終待檢測(cè)樣品的有機(jī)物濃度為100-1000mg/L，pH為6. 0-8. O。并且，對(duì)照分別選用國(guó)家質(zhì)量體系認(rèn)證的免檢固體或者液體食品樣品，用上述樣品預(yù)處理方法同樣處理，獲得對(duì)照樣品的3個(gè)平行樣，備用。
·
隨后，隨機(jī)選擇電化學(xué)檢測(cè)單元(2)中的6個(gè)微生物燃料電池，微生物燃料電池的陽(yáng)極上已經(jīng)附著好具有高電化學(xué)活性的微生物Geobactor，將待檢測(cè)樣品的3個(gè)平行樣分別從進(jìn)樣ロ(10-1)中加入到其中3個(gè)微生物燃料電池的陽(yáng)極室，將相應(yīng)的對(duì)照樣品的3個(gè)平行樣加入到另外3個(gè)微生物燃料電池的陽(yáng)極室中；每個(gè)微生物燃料電池的陰陽(yáng)級(jí)分別以導(dǎo)線與控制單元(3 )的電壓信號(hào)采集模塊(11)連接，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微生物燃料電池產(chǎn)生的電壓信號(hào)；計(jì)算機(jī)(12)對(duì)每個(gè)微生物燃料電池的電壓值、3個(gè)平行樣的平均電壓值以及相對(duì)電壓指數(shù)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀顯示，并且對(duì)待檢測(cè)的食品樣品的綜合毒性給出評(píng)價(jià)當(dāng)相對(duì)電壓指數(shù)在80%和120%之間時(shí)，可判定待檢測(cè)樣品的綜合毒性等級(jí)為安全；當(dāng)相對(duì)電壓指數(shù)在50%和80%之間時(shí),則判定待檢測(cè)樣品的綜合韋性等級(jí)為可疑，應(yīng)進(jìn)彳丁進(jìn)一步檢驗(yàn)分析；當(dāng)待檢測(cè)樣品的相對(duì)電壓指數(shù)低于50%吋，則判定待檢測(cè)樣品的綜合毒性等級(jí)為不安全。檢測(cè)完成的樣品從出樣ロ(10-2)排出。
權(quán)利要求
1.一種快速檢測(cè)食品綜合毒性的生物電化學(xué)裝置，包括食品樣品預(yù)處理單元(I)、電化學(xué)檢測(cè)單元(2)和控制單元(3)，其特征在于食品樣品預(yù)處理單元(I)包括固體食品樣品粉碎機(jī)(4)，培養(yǎng)液儲(chǔ)液罐(5)，微量元素、維生素儲(chǔ)液罐(6)，pH緩沖液儲(chǔ)液罐(7)，混液罐(8 )和磁力攪拌器(9 );電化學(xué)檢測(cè)單元(2 )由6-24個(gè)微生物燃料電池(10 )組成；控制單元(3 )包括電壓信號(hào)采集模塊(11)和計(jì)算機(jī)(12 )組成。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的食品樣品預(yù)處理單元(1)，其特征在于可用于預(yù)處理固體或者液體狀食品樣品，對(duì)于固體食品樣品，首先由固體食品樣品粉碎機(jī)(4)進(jìn)行粉碎，隨后定量取粉碎后樣品于混液罐(8)中，置于磁力攪拌器(9)上，分別從培養(yǎng)液儲(chǔ)液罐(5)，微量元素、維生素儲(chǔ)液罐(6)和pH緩沖液儲(chǔ)液罐(7)中量取定量的培養(yǎng)液、微量元素、維生素液和PH緩沖液加入混液罐(8 )，并通過(guò)磁力攪拌器(9 )帶動(dòng)攪拌子與檢測(cè)固體樣混合均勻，混合后樣品懸液在IOOOOrpm的轉(zhuǎn)速下離心IOmin,取上清液分成等量的3份,作為3個(gè)平行樣品上清液，備用，控制樣品量使得上清液有機(jī)物濃度為100-1000mg/L，pH為6. 0-8. O ;對(duì)于液體樣品，則直接定量量取液體樣品，加入定量的培養(yǎng)液、微量元素、維生素液和PH緩沖液后，由磁力攪拌器(9)混合均勻后分成等量的3份，作為待檢測(cè)樣品的3個(gè)平行樣，備用，同樣控制液體樣品量使得最終待檢測(cè)樣品的有機(jī)物濃度為100-1000mg/L，pH為6. 0-8. O ;對(duì)照分別選用國(guó)家質(zhì)量體系認(rèn)證的免檢固體或者液體食品樣品，用上述樣品預(yù)處理方法同樣處理，獲得對(duì)照樣品的3個(gè)平行樣，備用。
3.根據(jù)權(quán)力要求I所述的快速檢測(cè)食品綜合毒性的生物電化學(xué)裝置，其特征在于電化學(xué)檢測(cè)單元(2)由6-24個(gè)空氣陰極微生物燃料電池(10)組成，微生物燃料電池的陽(yáng)極上附著具有高電化學(xué)活性的微生物；備用的待檢測(cè)樣品和對(duì)照樣品由進(jìn)樣口(10-1)加入到微生物燃料電池(10)中，檢測(cè)完成后從出樣口(10-2)排出；每個(gè)微生物燃料電池的陰陽(yáng)級(jí)分別以導(dǎo)線與控制單元(3)的電壓信號(hào)采集模塊(11)連接，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微生物燃料電池產(chǎn)生的電壓信號(hào)；每3個(gè)微生物燃料電池為I組，用于檢測(cè)同一個(gè)待檢樣品或者對(duì)照樣品的3個(gè)平行樣，獲得各自的電壓值，由計(jì)算機(jī)(12)分別計(jì)算3個(gè)平行樣的平均電壓值以及相應(yīng)對(duì)照的3個(gè)平行樣的平均電壓值，以獲得相對(duì)電f IrfH5計(jì)算機(jī)(12)對(duì)每個(gè)微生物燃料電池的電壓值、3個(gè)平行樣的平均電壓值以及相對(duì)電壓指數(shù)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀顯示，并且對(duì)待檢測(cè)的食品樣品的綜合毒性給出評(píng)價(jià)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種快速檢測(cè)食品綜合毒性的生物電化學(xué)裝置，屬于食品安全和環(huán)境保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域。裝置主要包括食品樣品預(yù)處理單元、電化學(xué)檢測(cè)單元和控制單元。其中食品樣品預(yù)處理單元由固體食品樣品粉碎機(jī)，培養(yǎng)液儲(chǔ)液罐，微量元素、維生素儲(chǔ)液罐，pH緩沖液儲(chǔ)液罐，混液罐和磁力攪拌器組成；電化學(xué)檢測(cè)單元由6-24個(gè)微生物燃料電池組成；控制單元?jiǎng)t包括電壓信號(hào)采集模塊和計(jì)算機(jī)。本裝置可以實(shí)現(xiàn)食品綜合毒性的快速檢測(cè)，并具有使用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，敏感度高，監(jiān)測(cè)范圍廣，日常管理簡(jiǎn)單以及運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/26GK102778485SQ20121024146
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者劉紅, 謝倍珍 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)