专利名称：多参数食品安全快速分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种简便、灵敏、快速分析仪器，具体涉及一种用于现场快速定量检测食品中有毒有害物质含量的多参数食品安全快速分析仪器。
背景技术：
随着经济运行全球化的不断深入和发展，食品安全问题越来越受到各国政府、国际组织、行业组织、行业专家乃至普通民众的关注。保障食品安全成为保障生存和保护人类生命健康的基础，成为提高经济运行和人类生活质量的基础。同时，保障食品安全的快速检测技术也同样得到各相关部门的高度重视，很多快速检测方法也被纳入各个国家的标准方法。食品安全涉及的有害物质种类很多，本发明主要检测食品中镉、铬、镍、锗、硒、铝、锑、砷、铜、汞、锌、铅、锡、氟、磷、稀土、二氧化硫、过氧化氢、硼砂、亚硝酸盐、硝酸盐、甲醛、吊白块、过氧化值、植酸、氨基酸态氮、蔗糖、淀粉酶、羟甲基糠醛、芝麻油纯度、农药残毒、咖啡因、维生素B6、维生素A、维生素E、抗坏血酸、三甲胺、丙二醛、蛋白质甲茶威、游离棉酚、环己基氨基磺酸钠的含量。
在109种化学元素中，83种是金属，密度在5以上的金属统称为重金属，可以说金属已经成为我们生活的一部分。常说的重金属污染，主要是指的汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属。重金属随废水、废气等排出，通过灌溉、吸附等进入动植物内，通过食物链和生物富集作用，在食物中富集。重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中累积，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等危害。重金属污染，是威胁人类身体健康的隐形杀手，人类如果忽视对重金属污染的控制，最终将吞下自酿的苦果。
二氧化硫一方面具有漂白作用，可以对食品进行漂白，另一方面二氧化硫具有还原作用，可以抑制氧化酶的活性。作为食品添加剂，它被广泛地应用于食品中。如果干、果脯的防腐处理，水果葡萄的保鲜贮藏，蘑菇的护色防腐等。长期食用含有过量二氧化硫的食品不仅能破坏维生素B1，还能使钙形成不溶性物质，影响人体对钙的吸收。同时，二氧化硫遇水生成亚硫酸，对人的胃肠有刺激作用，如果使用的是工业用硫磺，还有可能发生严重的中毒现象。
双氧水，具有强烈的氧化性，作为生产加工助剂，具有消毒杀菌，漂白等功能。食品中长期残留过量双氧水会对人体健康存在巨大的潜在威胁。
食品中加入硼砂后，可以使食品色泽亮丽，看起来会更新鲜，质地更软滑，韧度高久煮不糊。其实硼砂并非一种准用的防腐剂，而且硼砂能使人产生中毒症状，包括恶心、呕吐、血痢和腹痛。婴儿和幼童更容易受硼砂毒性影响，甚至严重的会至癌。
亚硝酸盐能够把血液中携带氧气的低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，从而导致缺氧的中毒症状，使人心跳加快，头晕恶心，肠胃不适。另外，亚硝酸盐和硝酸盐在人体中可转化为亚硝胺，亚硝胺是一种致癌物质，对人体健康危害极大。
甲醛是一种毒性很强的、破坏生物细胞蛋白质的原生质物质，可引起人体过敏、肠道刺激反应、食物中毒等疾患。甲醛是国家明令禁止添加到食品中的非食品添加剂。食入含有甲醛的食品会直接产生中毒反应，轻者头晕、咳嗽、呕吐、上腹疼痛，重者会出现昏迷、休克；甲醛对人的皮肤和呼吸器官黏膜的强烈刺激作用，对人体的中枢神经系统，尤其是视觉器官、支气管和肺部有强烈作用；损伤人的口腔、咽、食道、胃的黏膜。
吊白块(化学名称为甲醛次硫酸氢钠)有还原作用，在工业上用作漂白剂。国家明文规定，禁止把吊白块用于食品中。食用后可引起肺水肿，肝、肾充血及血管周围水肿，对视神经也有一定影响，是一种潜在的致癌物。
当前，蜂蜜掺假的现象严重，据调查，在基层收购的蜂蜜中，出现的掺假的样品中，蔗糖掺假的样品中，蔗糖的含量多在10-28％之间，有的甚至高达50％以上。
酸价和过氧化值反映油脂的酸败程度，是芝麻油产品的主要卫生指标，其值越高，酸败就越严重。酸败油脂会造成人体胃肠不适，对机体酶系统有损害作用，有些酸败产物具有致癌作用。
总酸是指食品中未离解的酸和已离解的酸的浓度之和。通常以某种有代表性的酸的百分浓度表示，如干果食品中的总酸结果以柠檬酸表示。其总酸主要以有机酸(苹果酸、酒石酸等)形式存在，如果总酸过高，说明产品有可能在微生物作用下发生酸败而不能食用。
氨基酸态氮是酱油的特征性指标之一，指以氨基酸形式存在的氮元素的含量。它代表了酱油中氨基酸含量的高低。氨基酸态氮含量越高，酱油的质量越好，鲜味越浓。在行业标准中，酱油的质量等级主要是依据酱油中氨基酸态氮的含量确定的。
过氧化值是指100克油脂中过氧化物的毫摩尔质量。过氧化值是衡量食品氧化酸败程度的重要卫生指标，食品中的油脂在氧化酸败最初阶段的产物为氢过氧化物，反映到卫生指标上便是过氧化值的增大。
蔬菜是人们一日三餐必不可少的食品，然而近年来，随着蔬菜的发展，蔬菜病虫害的发生和蔓延趋势不断加重，而且病虫害的抗性日超严重，部门菜农对化学农药的使用无限加大，甚至使用剧毒、高残毒农药，许多有害物质残留到蔬菜产品之中，造成农药含量超标，严重威胁着人们的身体健康和生态环境平衡。
咖啡因是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，适度使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。但是，大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性。由于药物的耐受性而导致用药量不断增加时，咖啡因就不仅作用于大脑皮层，还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致吸食者下一代智能低下，肢体畸形。因此也被列入受国家管制的精神药品范围。
维生素也称维它命，是人体不可缺少的一种营养素，人体中如果缺少维生素，就会患各种疾病。因为维生素跟酶类一起参与着肌体的新陈代谢，能使肌体的机能得到有效的调节。维生素正在越来越多地被应用于大众日常保健，但过量服用某一种维生素，对人体健康不利，维生素与健康的密切关系已经成为学术界和时尚界的共同热点。
三甲胺主要在工业上用于制造表面活性剂、离子交换树脂、胆碱盐、促动植物生长激素，还用作石油、脱漆剂、涂料和添加剂。在日常生活中，蛋白质、氨基酸、动物内脏和血等，经微生物或发酵的作用可以分解为三甲胺。三甲胺低于24.2mg/m3时仅有微臭，浓度增加2～10倍时，气味加重，有浓烈的鱼腥臭，对眼睛、鼻、咽喉有较强的刺激症状。
陈腐油类中均含有丙二醛这种化学成分，它能生成聚合物并与人体内的蛋白质和脱氧核糖核酸发生反应，使蛋白质的结构变异，导致变异蛋白质的细胞失去正常功能并向初期癌细胞转化。此外，丙二醛聚合物能阻碍脱氧核糖核酸的复制并使人的老化过程加快。因此，动、植物油切勿存放太久，已变质的动植物油不宜食用。
假香油对人体的危害极大。一般情况下，用于兑制假香油的黑油就是粗制棉籽油(又称生棉油)。食用粗制棉籽油可引起急性或慢性中毒。这是因为在棉籽中含有大量棉酚、棉绿素等有毒物质，未经精炼的粗制棉籽油中棉酚类物质清除不彻底，而游离棉酚是一种细胞毒素和血管神经毒素，可以造成人体的胃和肾脏损害，还可能造成男女不育。因此，粗制棉籽油绝对不能食用。
甜蜜素又名环己基氨基磺酸钠是一种水溶性的新型甜味剂，其甜度是蔗糖的30-40倍[4]，由于其价廉、甜度高，在食品中多做为蔗糖的代用品，但因其并无营养价值，消费者如果经常食用甜蜜素含量超标的饮料或其他食品过量对人体的肝脏和神经系统造成危害，特别是对代谢排毒的能力较弱的老者危害更明显。
以上食品中的有害物质均严重影响了人们的正常生活，能够现场快速检测出这些有害物质的含量非常必要，现有的检测手段一般仅限于实验室操作，不能现场测试；已有的现场检测手段，也只是局限于单一参数的检测，目前，尚无可将多参数组合在一起应用于现场快速检测的方法和分析仪器出现。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的是提供一种可以简便、快速、现场、定量检测食品中是否安全的多参数快速分析仪器。
为实现上述目的，本发明提供的多参数食品安全快速分析仪，包括机壳、置于机壳外表面的比色池固定环、多个按键、液晶显示屏、电源插座、电源开关及RS232接口，置于机壳内部的比色池、比色瓶、光源单色器、光电检测器、微处理器，它还包括与机壳嵌装的打印机和样品加热器，所述打印机和样品加热器分别与微处理器电连接。
上述多参数食品安全快速分析仪，所述样品加热器周边设加热体，底部设加热块，上部设多个比色瓶加热孔，另设温度传感器，该温度传感器与微处理器电连接。
上述多参数食品安全快速分析仪，所述比色池内部为圆柱状比色池通道，外部为比色池壳体，所述比色池壳体上部为圆柱体，下部为六方体，比色池壳体上部圆柱体设外螺纹；另设一横向尺寸较机壳上比色池安装孔要大的比色池固定环，所述比色池固定环设内螺纹。
上述多参数食品安全快速分析仪中，所述比色池通道顶端设有卡口，所述比色池外壁上部对应所述卡口形状设卡头。
上述多参数食品安全快速分析仪中，所述光源单色器为超高亮发光二极管，呈直线排列分别设置在所述比色池壳体中六方体相邻的侧面，且所述光电检测器为光电传感器，以与发光二极管相同的数目置于所述六方体的相对一侧。
上述多参数食品安全快速分析仪，所述比色瓶为带刻度的玻璃瓶，其进样口设置有密封盖，密封盖下部为一台阶，台阶横截面尺寸大于所述比色池通道横截面尺寸。所述比色池密封盖内部装设密封垫。
本发明提供的多参数组合食品安全快速分析仪的显著特点是1、仪器以比色分析方法为基础，使操作简便，检测结果直观性好。
2、采用单片机控制，具有测量、设置、记录、保存和数据处理功能。设有RS-232/USB接口，与PC机联机通信，并设有帮助等功能。自动化程度高。
3、大屏幕液晶中文显示，人机交互式操作。
4、集成设置加热设备和打印设备，方便使用。
5、仪器中比色池和比色瓶均配合使用采用独到设计，保证仪器整体性。
6、体积小、重量轻、使用方便。
本发明可以快速测定食品中镉、铬、镍、锗、硒、铝、锑、砷、铜、汞、锌、铅、锡、氟、磷、稀土、二氧化硫、过氧化氢、硼砂、亚硝酸盐、硝酸盐、甲醛、吊白块、过氧化值、植酸、氨基酸态氮、蔗糖、淀粉酶、羟甲基糠醛、芝麻油纯度、农药残毒、咖啡因、维生素B6、维生素A、维生素E、抗坏血酸、三甲胺、丙二醛、游离棉酚、环己基氨基磺酸钠的含量。从而保证食品安全，适用于适用于粮食、油脂、蔬菜、有害金属、水果、调味品、肉与肉制品、水产品、乳与乳制品、蛋与蛋制品、酒、冷饮食品、豆制品、酱腌菜、食糖、蜂蜜、糕点、茶叶和添加剂等其他食品中所述上述物质含量的快速定量检测。
图1为本发明外部结构示意图。
图2为本发明加热器结构示意图。
图3为本发明中比色池结构示意图。
图4为本发明中比色瓶结构示意图。
图5为本发明原理示意图。
图6为本发明电路原理示意图。
(图6分为两页，两页图面部分左右相接)
具体实施例方式
下面结合
本发明的具体实施方式
。
本发明提出多参数食品安全分析仪是基于样品中被测物质经提取净化后与显色剂反应生成有色化合物，根据该化合物对可见光有选择性地吸收的原理而建立的一种比色分析的仪器。
如图1、图3、图4所示，本发明具有机壳1，机壳1的前表面设置有液晶显示屏8、返回键91、确认键92、上翻键93、下翻键94。机壳上表面设置有微型打印机5、比色池6放置孔、样品加热器7，机壳1后面右侧下方设置的电源控制开关4、电源插座3和RS-232接口2。机壳1中设置有光源/单色器33、比色瓶41、光电检测器32。
如图2所示，样品加热器7为一多孔的电加热设备，在加热器7周边环设加热体21，底部设加热块22，上部设多个比色瓶加热孔24。加热器7中还安装有温度传感器23，传感器23用于检测加热器内部的温度。
如图3和图4所示，比色池6的外部为比色池壳体31，其上部为圆柱体结构，下部为六方体结构。比色池6内部具有一圆柱状的比色池通道35，其直径与图4所示比色瓶41外径间隙配合。在比色池通道35的顶端设有一卡口36，比色池壳体31上部圆柱体带有外螺纹(图中未示)，通过该外螺纹与一比色池固定环34螺纹连接，该固定环34横向尺寸较机壳1上比色池6放置孔孔径要大，将比色池6置入机壳1后，再将该固定环34通过螺纹与比色池壳体31上端外螺纹拧紧，以将比色池6固定连接在机壳1内。
本发明放置样品的容器为比色瓶41，如图4所示。比色瓶41为圆柱形玻璃瓶，瓶壁上面带有刻度。比色瓶41放置在比色池通道35中。比色瓶进样口处设置一比色瓶盖43，瓶盖43下端有一台阶，台阶横向尺寸大于比色池通道35的横向尺寸，在测量时可以防止杂散光进入比色池中，瓶盖内有一个硅橡胶密封垫44，在旋紧瓶盖43时可以与比色瓶41紧密配合，以防止比色瓶41中的溶液溢出。在比色瓶盖43外壁边缘处设卡头42，与比色池通道35上的卡口36对应，以将比色瓶41定位于比色池通道35中。在这里，比色瓶41可以随时取出加入显色剂和待测样品，使显色反应在比色瓶41中完成之后再放入仪器的比色池中进行比色测定。
继续参见图3和图5，比色池6的底端封闭，以此形成单通道反应比色池。在比色池壳体31的六方体侧面贯通侧壁设置了光源/单色器51。在比色池壳体31的六方体侧面与光源/单色器51相对应的水平位置贯通侧壁设置了光电检测器53。光源/单色器为一定数目的超高亮发光二极管33，既做光源又做单色器，呈水平位置排列在六方体相邻的三个侧面上。在本实施例中，采用了日本的日亚和丰田公司生产的超高亮发光二极管，亮度参数在1000mcd以上。波长分别为400nm、405nm、408nm、410nm、412nm、420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm、480nm、490nm、500nm、510nm、520nm、530nm、540nm、550nm、560nm、570nm、580nm、590nm、600nm、610nm、620nm、630nm、640nm、650nm、660nm、830nm、860nm、910nm、925nm、940nm、950nm、960nm、980nm、1006nm、1025nm、为满足不同检测方法对光源/单色器51的波长需求，在本实施例中选用上述波长中的两种波长的发光二极管，设置在六方体相邻的两个侧面上，对准六方体上对应面上的光电检测单元32。光源/单色器采用连续或脉冲方式供电。该电路为常规电路，在此不在详述。光电检测器53为一定数目的光电检测单元32，安装在六方体另外相邻的三个侧面上。在本实施例中，光电检测单元32采用了美国TI公司生产集成光电传感器，型号为TSL201、TSL202、TSL203、TSL204、TSL205、TSL206、TSL207、TSL208、TSL209、TSL220、TSL230、TSL235、TSL245、TSL250、TSL251、TSL250、TSL253、TSL254、TSL255、TSL256、TSL257、TSL258、TSL259、TSL260、TSL261、TSL262。当然，本发明也可以采用其它具有同等功效的集成光电传感器。
参见图5，示出本发明工作原理在接通电源后，光源/单色器发出的单色光穿过比色池中的样品后照射到光电检测器，光电检测器将检测到的光信号转换为电信号后，传输到微处理器，通过微处理器进行数据分析将结果输出到显示屏或打印机上，也可以通过RS-232/USB接口与PC联机通信，分析结果也可以由PC机显示出来。微处理器为飞利浦公司生产的P51、P52系列，其主要参数为12位单片机，内部存储器64K。微处理器用来接收光电检测器的输出信号并进行数据处理，处理后的信息由液晶显示屏8显示出来。同时，微处理器也可以通过RS-232/USB接口与电脑联机通信，数据的设置、采集、分析以及处理过程可以通过操作电脑来完成，并将处理后的信息通过显示屏或打印机显示出来。
参数的检测需要对待测样品进行加热，为使加热操作更加方便，本发明增加了样品加热器(同图1中7)，待测样品加入比色瓶41后，可先置入该加热器中加热，加热数据通过温度传感器(同图2中23)传递给微处理器，由微处理器控制加热温度和时间。加热后的比色瓶41再转移到比色池6中进行比色测定。
本发明的电源、微处理器、光源/单色器、光电检测器、液晶显示屏、打印机、样品加热器、返回按键、确认按键、上翻按键、下翻按键以及电源开关、电源插座和RS-232/USB接口等一系列元器件的电路连接可以参考图6，该电路仅为实现前述功能的一种具体电路连接方式，不作为对其他可能的电路连接的限制。
以下结合具体操作来介绍本发明多参数食品安全快速分析仪的使用方法。
一、样品处理1.液体样品用5毫升移液器准确移取定量样品溶液，置于比色瓶中，再分别加入相关试剂。然后用蒸馏水或去离子水稀释至10毫升刻度线处，混合均匀后，作为待测样品溶液。
2.固体样品用电子台秤准确称取定量样品(用硫酸纸称量)，置于比色瓶中，再分别加入相关试剂，然后用蒸馏水或去离子水稀释至10毫升刻度线处，混合均匀后，将比色瓶放入样品加热器中加热至所需温度后取出，过滤后作为待测样品溶液。
二、显色—测量操作1.空白测量向装有一定体积蒸馏水的比色中，分别加入相关试剂，旋紧比色瓶定位器，擦干比色瓶外壁，将比色瓶放入比色池中锁定。选择“测量”项目，按仪器的提示进行操作，进行空白样品测量。
2.样品测量将比色瓶取出，取下比色瓶定位器，换上样品比色瓶，加入相关试剂，旋紧比色瓶定位器，上下摇动比色瓶溶液混合均匀，然后放样品加热器中加热至所需温度后取出，擦净比色瓶外壁，将比色瓶放入比色池中锁定。选择“测量”项目按仪器的提示进行操作，得出样品测量的结果。
权利要求
1.一种多参数食品安全快速分析仪，包括机壳、置于机壳外表面的比色池固定环、多个按键、液晶显示屏、电源插座、电源开关及RS232接口，置于机壳内部的比色池、比色瓶、光源单色器、光电检测器、微处理器；其特征在于还包括与机壳嵌装的打印机和样品加热器，所述打印机和样品加热器分别与微处理器电连接。
2.如权利要求1所述的多参数食品安全快速分析仪，其特征在于所述样品加热器周边设加热体，底部设加热块，上部设多个比色瓶加热孔，另设温度传感器，该温度传感器与微处理器电连接。
3.如权利要求1或2所述的多参数食品安全快速分析仪，其特征在于所述比色池内部为圆柱状比色池通道，外部为比色池壳体，所述比色池壳体上部为圆柱体，下部为六方体，比色池壳体上部圆柱体设外螺纹；另设一横向尺寸较机壳上比色池安装孔要大的比色池固定环，所述比色池固定环设内螺纹。
4.如权利要求1或2所述的多参数食品安全快速分析仪，其特征在于所述比色池内部为圆柱状比色池通道，其顶端设有卡口；所述比色池外壁上部对应所述卡口形状设卡头。
5.如权利要求3所述的所述的多参数食品安全快速分析仪，其特征在于所述比色池通道顶端设有卡口，所述比色池外壁上部对应所述卡口形状设卡头。
6.如权利要求3所述的所述的多参数食品安全快速分析仪，其特征在于所述光源单色器为超高亮发光二极管，呈直线排列分别设置在所述比色池壳体中六方体相邻的侧面，且所述光电检测器为光电传感器，以与发光二极管相同的数目置于所述六方体的相对一侧。
7.如权利要求3所述的定多参数食品安全快速分析仪，其特征在于所述比色瓶为带刻度的玻璃瓶，其进样口设置有密封盖，密封盖下部为一台阶，台阶横截面尺寸大于所述比色池通道横截面尺寸。
8.如权利要求6所述的定多参数食品安全快速分析仪，其特征在于所述比色瓶为带刻度的玻璃瓶，其进样口设置有密封盖，密封盖下部为一台阶，台阶横截面尺寸大于所述比色池通道横截面尺寸。
9.如权利要求7或8所述的定多参数食品安全快速分析仪，其特征在于所述比色池内部为圆柱状比色池通道，其顶端设有卡口；所述比色池密封盖外壁边缘对应所述卡口形状设卡头。
10.如权利要求7或8所述的定多参数食品安全快速分析仪，其特征在于所述比色池密封盖内部装设密封垫。
全文摘要
一种多参数食品安全快速分析仪，包括机壳、置于机壳外表面的比色池固定环、多个按键、液晶显示屏、电源插座、电源开关及RS232接口，置于机壳内部的比色池、比色瓶、光源单色器、光电检测器、微处理器；还包括与机壳嵌装的打印机和样品加热器。本发明可以快速测定食品中镉、铬、镍、锗、硒、铝、锑、砷、铜、汞、锌、铅、锡、氟、磷、稀土、二氧化硫、过氧化氢、硼砂、亚硝酸盐、硝酸盐、甲醛、吊白块、过氧化值、植酸、氨基酸态氮、蔗糖、淀粉酶、羟甲基糠醛、芝麻油纯度、农药残毒、咖啡因、维生素B6、维生素A、维生素E、抗坏血酸、三甲胺、丙二醛、游离棉酚、环己基氨基磺酸钠的含量。
文档编号G01N21/25GK1900694SQ20051008507
公开日2007年1月24日 申请日期2005年7月20日 优先权日2005年7月20日
发明者于爱民, 王振德 申请人:长春吉大·小天鹅仪器有限公司