基于智舌的食品中霉菌快速檢測體系構(gòu)建.pdf

1、食品、飼料等常被霉菌污染，使食品的感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)受到破壞，甚至產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，這不僅造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還對人類及動物的身體健康帶來嚴(yán)重的危害。霉菌能直接引起人類和動物疾病。有些種類的霉菌可以通過侵染食物或牲畜飼料而在其中產(chǎn)生非常有毒的物質(zhì)，即真菌毒素。曲霉毒素在測試過的所有動物種類身上都能引起癌癥，并且被認(rèn)為是致癌能力最強(qiáng)的化合物之一。霉菌檢驗(yàn)需要耗費(fèi)大量時間，產(chǎn)毒素霉菌的鑒定更需要鑒定人員對霉菌有豐富而科學(xué)地認(rèn)識才能準(zhǔn)確鑒定。

2、快速、簡便、經(jīng)濟(jì)、可靠的食品中污染的霉菌的檢測技術(shù)，是食品安全的有利保障，也是各級檢驗(yàn)檢疫部門的迫切需求。因此，探求更好的快速檢測技術(shù)是有關(guān)研究人員的長期關(guān)注焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn)。
　　 本文以新型伏安型電子舌——智舌為研究手段，以一些常見的污染食品的霉菌作為研究對象，初步探索智舌在食品中霉菌快速檢測中的可行性。智舌是以多頻率脈沖作為激發(fā)掃描信號，輔以特定傳感器陣列，檢測待測物質(zhì)的整體響應(yīng)信號，結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建的一類新型電子舌，具

3、有檢測速度快、樣品前處理簡單等優(yōu)點(diǎn)，在霉菌快速檢測方面具有很大的潛力。本研究的主要內(nèi)容如下：
　　 1.智舌監(jiān)測示蹤液體培養(yǎng)基中霉菌的生長
　　 本試驗(yàn)率先使用基于脈沖伏安法的智舌對4種食品中常見的霉菌（曲霉、青霉、毛霉和根霉）的4株菌株的生長趨勢的監(jiān)測研究，以Pt電極、Au電極、Pd電極、Ag電極、Ti電極和W電極作為工作電極，每個工作電極在1 Hz，10 Hz和100 Hz三個頻率段下進(jìn)行掃描，數(shù)據(jù)處理采用主成分分析

4、方法(Principal Component Analysis，PCA)，以主成分得分圖上樣本點(diǎn)之間的離散度(σ)為判別依據(jù)考察各工作電極及其各頻率段的示蹤效果。同時以常規(guī)的pH值法和干重法作為參照方法驗(yàn)證智舌示蹤霉菌生長的可行性。結(jié)果顯示，對應(yīng)實(shí)時監(jiān)測液體培養(yǎng)基中各種霉菌的生長情況，監(jiān)測能力強(qiáng)的電極及對應(yīng)頻率段分別是：示蹤曲霉的為Pt電極、Au電極、Pd電極和W電極的3個頻率段；青霉為Pt電極、Pd電極、Au電極的3個頻率段，W電極1

5、00 Hz;毛霉為Pt電極10 Hz，Au電極1 Hz和10 Hz;根霉為Pt電極、Pd電極和Ti電極的3個頻率段，Ag電極10 Hz。
　　 2．智舌對4個屬霉菌的鑒別研究
　　 本試驗(yàn)率先使用基于脈沖伏安法的智舌，對曲霉、青霉、毛霉和根霉4屬霉菌的4個菌株的液體培養(yǎng)物進(jìn)行區(qū)分研究，結(jié)合PCA法篩選能夠很好地區(qū)分它們的最佳電極及頻率段。其次，本試驗(yàn)條件下，確定能夠作為區(qū)分效果判別依據(jù)的區(qū)分度dmin。試驗(yàn)結(jié)果顯示：區(qū)分

6、效果好的電極及其頻率段組合，即Au電極和Pd電極的3個頻率段，Ag電極的1 Hz頻率段；在本試驗(yàn)條件下，能夠作為區(qū)分判別依據(jù)的定量值dmin=2.000，即當(dāng)d＞2.000時，兩類霉菌已能夠相互區(qū)分。
　　 3．基于智舌和SIMCA法的4類霉菌智能識別模式單元構(gòu)建
　　 智舌檢測曲霉、青霉、毛霉和根霉4屬霉菌的4個菌株的液體培養(yǎng)物，結(jié)合簇類的獨(dú)立軟模式方法(Soft Independent Modeling of Cla

7、ss Analogy, SIMCA)法對檢測獲得的能夠反應(yīng)被測物綜合信息的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，從而建立4種霉菌的判別模型，并對判別模型進(jìn)行回判及驗(yàn)證，根據(jù)判別模型的判別效率確定每種菌的最佳判別模型，從而探索研究智舌結(jié)合SIMCA法能否用來判別分析不同霉菌。試驗(yàn)結(jié)果顯示：曲霉最佳判別模型為Pt電極1 Hz和10 Hz，Au電極1 Hz及Ag電極1 Hz;青霉的判別模型中除了Pt電極1 Hz外，其他17個模型均達(dá)到100％；毛霉的最佳判

8、別模型為Au電極的3個頻率段，Pd電極1Hz和100 Hz，W電極10 Hz; Pd電極、W電極和Ti電極1 Hz、10 Hz和100 Hz，Ag電極1 Hz為根霉最佳判別模型。
　　 4．智舌對同屬的5種主要產(chǎn)毒曲霉的鑒別研究
　　 智舌結(jié)合PCA法對同屬的5種常見的產(chǎn)毒曲霉不同培養(yǎng)時間(30 h，40 h和50 h)的液體培養(yǎng)物進(jìn)行區(qū)分研究，依據(jù)主成分得分圖上不同霉菌之間的距離值(d)從而篩選得到能夠區(qū)分5種曲霉的最

9、佳電極及其頻率段組合。結(jié)果顯示，5種曲霉在培養(yǎng)30 h后不能相互區(qū)分；接種40 h已經(jīng)呈現(xiàn)良好的區(qū)分趨勢，其中W電極100 Hz，Ag電極100 Hz已能較好地區(qū)分5種曲霉；培養(yǎng)50h，5種曲霉的區(qū)分效果非常好，其中Pt電極100 Hz、Au電極1 Hz和10 Hz、Pd電極1 Hz和10 Hz、W電極10 Hz和100 Hz、Ag電極1 Hz和100 Hz區(qū)分最好。在30-50 h之間，隨著培養(yǎng)時間越長，區(qū)分的效果越好，說明5種曲霉在

10、接種30h前對培養(yǎng)基的改變程度相似，而30h后慢慢的出現(xiàn)差異。
　　 5．基于智舌和SIMCA法的5種產(chǎn)毒曲霉智能識別模式單元構(gòu)建
　　 智舌檢測5種產(chǎn)毒曲霉50 h的液體培養(yǎng)物，結(jié)合SIMCA法，構(gòu)建每種曲霉單一智能識別模式單元，通過培訓(xùn)集樣本回判和用未知樣本進(jìn)行檢驗(yàn)，篩選得到最佳的判別模型。試驗(yàn)結(jié)果顯示，各種曲霉對應(yīng)的最佳判別模型為：黃曲霉最佳判別模型為Pt電極和Au電極100 Hz，Pd電極10 Hz和100 Hz