基于拉曼光譜的肉制品摻雜檢測平臺的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于食品安全檢測領(lǐng)域，涉及一種基于便攜式拉曼光譜的肉制品摻雜快速檢測平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]肉類作為一種營養(yǎng)成分全、口味好且易被人體吸收的食品，深得廣大消費(fèi)者的青睞。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，我國肉制品的消費(fèi)不斷增長，肉制品的質(zhì)量問題也是層出不窮。特別是隨著近年來“偽造牛羊肉”、“注水肉”、“病死豬肉”、等肉類安全事件的頻頻發(fā)生，肉制品摻假問題已經(jīng)成為當(dāng)前影響我國食品安全的突出矛盾之一，嚴(yán)重危及人民群眾的生命健康，引起全社會的高度關(guān)注。傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，如PCR技術(shù)、質(zhì)譜、色譜、色質(zhì)聯(lián)用、核磁共振等實(shí)驗(yàn)室手段，雖然測量精確，但需要對肉制品進(jìn)行繁瑣的前處理，其過程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、操作復(fù)雜、條件要求苛刻且價(jià)格高昂，難以滿足現(xiàn)場速測需要。在各項(xiàng)檢測技術(shù)中，拉曼光譜以其簡單、快速、無損等顯著優(yōu)點(diǎn)，在肉制品鑒定中具有巨大的應(yīng)用潛力。拉曼光譜分析技術(shù)是以拉曼效應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來的分子結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，其譜峰位置、數(shù)量和強(qiáng)度等直接反映了分子的構(gòu)成及構(gòu)象信息，可直接對不同形態(tài)的肉制品進(jìn)行測試。通過解析復(fù)雜體系的拉曼指紋譜，可同時(shí)獲得肉制品中多種組分的定性、定量信息，進(jìn)而有效剖析肉制品的質(zhì)量安全，準(zhǔn)確識別肉制品摻假問題。
[0003]在實(shí)際應(yīng)用中，對于拉曼光譜在肉制品摻雜診斷的應(yīng)用報(bào)道尚不多見，其主要原因在于是常規(guī)拉曼光譜檢測存在以下三點(diǎn)缺陷:(I)激光聚焦位置對其測量結(jié)果影響較大，導(dǎo)致檢測結(jié)果不穩(wěn)定；(2)拉曼光斑小，針對肉制品這類不均勻樣本，單次檢測沒有代表性；(3)檢測鏡頭易受污染，造成檢測穩(wěn)定差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，建立一種基于拉曼光譜的肉制品摻雜快速檢測方法，使其滿足肉制品摻假的自動(dòng)化快速檢測。在該平臺中，通過設(shè)計(jì)可調(diào)式聚焦環(huán)，提高拉曼聚焦的準(zhǔn)確性；通過自動(dòng)控制旋轉(zhuǎn)樣品，有效增大采樣面積克服樣本不均的誤差；設(shè)計(jì)可分離式樣品池，避免樣品對鏡頭的污染。這些措施將有效克服拉曼光譜檢測存在的不足，實(shí)現(xiàn)肉制品摻雜的現(xiàn)場檢測及在線分析。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種基于拉曼光譜的肉制品摻雜檢測平臺，包括用于放置待檢測肉制品的樣品池
(16)，光線傳感器(14)，受控馬達(dá)(15)、控制模塊(13)，激光器⑴，第一聚焦透鏡(2)，第一濾光片(3)，第一單向反射鏡(6)，第二單向反射鏡(4)，第二聚焦透鏡(5)，第二濾光片(7)，第三聚焦透鏡(8)，衍射光柵成像系統(tǒng)(9)和計(jì)算機(jī)，其中，
[0006]樣品池(16)包括樣品池主體(16-4)，位于其內(nèi)并受受控馬達(dá)(15)驅(qū)動(dòng)的透明托盤(16-5)，其上設(shè)有頂蓋(16-6)，樣品池(16)開設(shè)有傳感器孔(16-3)，其底部還開設(shè)有測量孔(16-2)，在測量孔(16-2)處還固定有調(diào)焦套筒(16-1)，用于調(diào)節(jié)第二聚焦透鏡(5)與樣品之間的距離；
[0007]光線傳感器(14)通過傳感器孔(16-3)感應(yīng)頂蓋(16-6)是否被打開，控制模塊
(13)根據(jù)感應(yīng)信號通過受控馬達(dá)(15)控制樣品池(16)的旋轉(zhuǎn)與停止；
[0008]激光器(I)發(fā)出的激光，依次通過聚焦透鏡(2)，第一濾光片(3)后再經(jīng)過兩個(gè)單向反射鏡(6，4)改變方向后，再透過第二聚焦透鏡(5)及樣品池測量孔(16-2)聚焦到置于透明托盤(16-5)上的待檢測的肉制品；其中，第一濾光片(3)用于降低雜光干擾，增強(qiáng)激光光源的單色性；第一單向反射鏡(6)采用全反射棱鏡；第二單向反射鏡(4)采用二向色鏡，使入射的激光垂直反射；
[0009]第二聚焦透鏡(5)收集的拉曼散射信號，經(jīng)過第二單向反射鏡(4)，再透過第二濾光片(7)和第三聚焦透鏡(8)后照射到衍射光柵成像系統(tǒng)(9);第二濾光片(7)過濾掉與激光器發(fā)出的激光的中心波長一致的光，使中心波長長于激光器發(fā)出的激光的光透過；
[0010]陣列式CXD(1)接收的由衍射光柵成像系統(tǒng)(9)收集的光譜，經(jīng)過采集后被送入計(jì)算機(jī);
[0011]由計(jì)算機(jī)根據(jù)采集到的樣品的拉曼光譜，獲得樣品中關(guān)鍵營養(yǎng)成分的含量比例，推斷樣品中各個(gè)種類肉的比例。
[0012]激光器(I)發(fā)出的激光最好為中心波長為785nm的激光。
[0013]本發(fā)明基于拉曼光譜技術(shù)，發(fā)展出一種適于現(xiàn)場檢測的肉制品摻雜快速檢測平臺。該平臺技術(shù)有效避免了繁瑣的樣品預(yù)處理，可對經(jīng)過簡單物理處理的肉制品樣品進(jìn)行快速光譜檢測，可快速分析出樣品所含成分，并對其進(jìn)行種類識別，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析可隨其進(jìn)行溯源，判斷肉制品安全問題性質(zhì)，進(jìn)而顯著提升肉制品安全監(jiān)管水平。該平臺系統(tǒng)具備簡單、快速、便攜、低成本等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場前景。
【附圖說明】
[0014]圖1是本系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)不意圖。
[0015]圖2是樣品池設(shè)計(jì)及裝配圖。
[0016]圖中，I為激光器，2為聚焦透鏡，3為高通濾光片，4為單向反射鏡，5為聚焦透鏡，6為單向反射鏡，7為濾光片，8為聚焦透鏡，9衍射光柵成像系統(tǒng)，10高分辨CCD，11為數(shù)據(jù)1接口，12供電裝置，13為延遲控制模塊，14光線傳感器，15受控馬達(dá)，16為旋轉(zhuǎn)樣品池，16-1為調(diào)焦套筒，16-2為激光孔，16-3為傳感器孔，16-4為樣品池主體，16-5為旋轉(zhuǎn)托盤，16~6樣品池頂蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:采用便攜式拉曼光譜儀，為其搭建新的檢測平臺，包括固定裝置，供電裝置，以及自動(dòng)控制的旋轉(zhuǎn)樣品池。將肉制品樣品進(jìn)行物理攪碎混合，將成分均勻樣品放入樣品池內(nèi)，平臺將自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，光譜儀會按預(yù)先設(shè)定的工作模式對樣品進(jìn)行光譜采樣。所獲得的數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)或平板電腦中與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行計(jì)算分析，顯示該樣品中關(guān)鍵營養(yǎng)成分的比例，并通過成分特征識別肉制品種類，對肉制品進(jìn)行溯源分析等。結(jié)合附圖，詳細(xì)說明如下。此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]圖1為本系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)示意圖，詳述如下:
[0019]激光器I發(fā)出中心波長為785nm的激光，激光功率設(shè)定為10nw.拉曼散射強(qiáng)度與激光波長的四次方成反比，理論上激發(fā)波長越短越好，然而可見光范圍內(nèi)比如常見的514nm和632nm的激光在檢測生物蛋白質(zhì)和細(xì)胞時(shí)，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的熒光干擾。采用785nm的激光會減少熒光效應(yīng)的干擾，獲得較為理想的拉曼光譜信號。
[0020]激光通過聚焦透鏡2，高通濾光片3，單向反射鏡6，單向反射鏡4，透過聚焦透鏡5聚焦到距離外鏡頭45mm處。其中高通濾光片3僅使785nm左右的光通過，降低雜光干擾，增強(qiáng)光源的單色性。單向反射鏡6采用全反射棱鏡，相比于傳統(tǒng)鍍銀反射鏡，光損失更小，穩(wěn)定性更強(qiáng)。單向反射鏡4采用二向色鏡，使入射的785nm的激光垂直反射。
[00