用于检测食品中菌落总数的检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及食品微生物检测技术领域，尤其涉及一种用于检测食品中菌落总数的检测装置及其检测方法。

背景技术：

食品微生物污染是影响食品安全的首要问题，新食品安全法对食品出厂前的检测内容做了明确规定，其中微生物尤其是菌落总数是食品出厂前的必检项目。目前食品中菌落总数的检测仍然采用平板计数法，存在检验周期长(一般需要2-3天)、操作复杂、检测成本高等一系列问题。尤其对货架期只有5-7天的产品(如豆制品、肉制品等)，待微生物检测合格后产品才能出厂，一方面减少了产品的有效货架期，另一方面容易造成货物的积压，给食品企业造成了极大的流通压力和经济损失。据初步估测国内规模性食品企业平均因微生物检测产生的直接费用近30万元/年，间接费用近百万元。目前常见的食品中菌落总数快速检测方法包括即用型纸片法、电阻抗法、微菌落计数法、atp生物荧光法以及近红外光谱法等，其中即用型纸片法、电阻抗法、微菌落计数法虽然都具有准确性高，灵敏度高的特性，但因检测时都需要对微生物进行培养繁殖，故检测时间至少需要7-10小时；而atp生物荧光法和近红外光谱法等方法由于检测原理不同，检测时间可以缩短至10分钟甚至几秒，但atp生物荧光法容易被杂质等干扰，近红外光谱法则存在模型稳定性不足的问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的一个目的是提供一种检测食品中菌落总数的检测装置以缩短食品中菌落总数的检出时间，不易受因素干扰，且制造成本较低。

本发明的另一目的是提供一种食品中菌落总数的检测方法，以提高食品中菌落总数的检测效率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于检测食品中菌落总数的检测装置，其包括：反应室、电信号放大器、电信号数据采集卡和电信号处理器，所述反应室中设置有质子交换膜，所述质子交换膜将所述反应室分割成阳极反应室和阴极反应室，在所述阳极反应室和所述阴极反应室内分别设置有反应体系和电极；所述电信号放大器分别与所述阳极反应室和所述阴极反应室内的所述电极连接，所述电信号数据采集卡分别与所述电信号放大器和电信号处理器连接。

其中，所述阳极反应室内的反应体系中各成分及其浓度为：

中性缓冲液：50mm-100mm，

基质：30mm-100mm，

电子放大剂：0.2mm-1.0mm；

所述阴极反应室内的反应体系中各成分及其浓度为：

中性缓冲液：50mm-100mm，

氧化剂：30mm-100mm。

其中，所述阳极反应室内的反应体系中的所述中性缓冲液为磷酸缓冲液或tris-hcl缓冲液，所述基质为葡萄糖或乙酸钠；所述电子放大剂为中性红或亚甲基蓝或2,6-二氯靛酚钠。

其中，所述阴极反应室内的反应体系中的所述中性缓冲液为磷酸缓冲液或tris-hcl缓冲液；所述氧化剂为铁氰化钾或高锰酸钾。

其中，所述电信号处理器包括：

电信号记录模块，用于记录所述反应室中电压值的实时变化情况；

电信号数据拟合模块，用于依据所述电信号记录模块记录的电压值对应的菌落总数绘制两者的相关性曲线；并依据所述相关性曲线及待测样品的电压值得到所待测样品的的菌落总数；

菌落总数输出模块，用于输出待测样品的菌落总数。

其中，所述电极为铂片或石墨。

本发明还公开了一种利用上述用于检测食品中菌落总数的检测装置对食品中菌落总数的检测方法，其包括以下步骤：

s1：分别取一定量的多个已知菌落总数的微生物菌液加入阳极反应室的反应体系，测得相应的电压值，其中，多个微生物菌液的已知菌落总数是不同的；

s2：依据微生物菌液的菌落总数及其对应的电压值，拟合得到两者的相关性曲线；

s3：取一定量的待测样品匀浆液加入阳极反应室的反应体系，测定待测样品的电压值；

s4：根据步骤s2获得的相关性曲线和步骤s3获得的电压值，获得所述待测样品的菌落总数。

其中，在步骤s3中，所述待测样品匀浆液为待测样品与生理盐水按1:10的质量百分比混合后拍打均质后的均质液。

(三)有益效果

本发明所提供的用于检测食品中菌落总数的检测装置及其检测方法，采用电化学中的电位、电流法以微生物呼吸作用产生的电子作为检测对象，依据已知菌落总数微生物菌液绘制的电压值和菌落总数相关性曲线，可在30分钟之内获得样品的菌落总数，且检测准确度95％以上。该检测装置具有灵敏度高、不易受因素干扰、检测时间短的优势，同时制作成本较低，操作简单，非常适合食品中菌落总数的快速检测。该检测装置与方法有利于促进国内食品企业产品安全控制水平提升，延长食品企业产品的有效货架期、降低产品损耗、提高食品企业综合效益，还可以作为现场快速检测设备，提高食品安全监管人员日常卫生监督工作的效率和力度，为我国食品安全提供保障。

附图说明

图1是根据本发明的一种用于检测食品中菌落总数的检测装置的结构示意图；

图2是根据本发明的一种用于检测食品中菌落总数的检测装置的电信号处理单元的模块连接关系示意图；

图中，1：阳极反应室；2：阴极反应室；3：电极；4：质子交换膜；5：电信号放大器；6：电信号数据采集卡；7：电信号处理器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了根据本发明的一种用于检测食品中菌落总数的检测装置的一个优选实施例。如图所示，该检测装置包括：反应室、电信号放大器5、电信号数据采集卡6和电信号处理器7，反应室中设置有质子交换膜4，质子交换膜4将反应室分割成阳极反应室1和阴极反应室2，在阳极反应室1和阴极反应室2内分别设置有反应体系和电极3；电信号放大器5分别与电极3连接，电信号数据采集卡6分别与电信号放大器5和电信号处理器7连接。使用时，通过质子交换膜4控制微生物消耗反应体系所产生的电子，并通过电信号数据采集卡采集阳极反应室1和阴极反应室2内的电极3之间的相对电位差，然后通过电信号处理器根据预先确定的电压值和各微生物菌液所对应的菌落总数的相关性曲线，获得待测样品的电压值所对应的菌落总数

具体地，阳极反应室1内的反应体系中各成分及其浓度为：

中性缓冲液：50mm-100mm，

基质：30mm-100mm，

电子放大剂：0.2mm-1.0mm；

阴极反应室2内的反应体系中各成分及其浓度为：

中性缓冲液：50mm-100mm，

氧化剂：30mm-100mm。

其中，阳极反应室1内的反应体系中的中性缓冲液为磷酸缓冲液或tris-hcl缓冲液，基质为葡萄糖或乙酸钠；电子放大剂为中性红或亚甲基蓝或2,6-二氯靛酚钠，用于放大体系产生电子的总量。

阴极反应室2内的反应体系中的中性缓冲液为磷酸缓冲液或tris-hcl缓冲液；氧化剂为铁氰化钾或高锰酸钾，其中氧化剂作为电子的受体，完成反应体系的电子传递。

电极的尺寸为个3.0cm*3.0cm*0.1cm，且优选铂片或石墨等导电性良好的电极。

如图2所示，电信号处理单元包括电信号记录模块、电信号数据拟合模块和菌落总数输出模块。电信号记录模块用于记录反应室加入样品后，装置回路中电压值的实时变化情况，并将电压值数据导入电信号数据拟合模块。电信号数据拟合模块，用于依据所述电信号记录模块记录的电压值对应的菌落总数绘制两者的相关性曲线；并依据所述相关性曲线及待测样品的电压值得到所待测样品的的菌落总数。菌落总数输出模块用于导出所述电信号数据拟合模块计算出来的待测样品的的菌落总数。

本发明还公开了一种利用上述检测装置对食品中菌落总数的检测方法，其包括以下步骤：

s1：分别取一定量的多个已知菌落总数的微生物菌液加入阳极反应室的反应体系，测得相应的电压值，其中，多个微生物菌液的已知菌落总数是不同的；

s2：依据微生物菌液的菌落总数及其对应的电压值，拟合得到两者的相关性曲线；

s3：取一定量的待测样品匀浆液加入阳极反应室的反应体系，测定待测样品的电压值；

s4：根据步骤s2获得的相关性曲线和步骤s3获得的电压值，获得所述待测样品的菌落总数。

优选地，在步骤s3中，待测样品匀浆液为待测样品与生理盐水(0.9％nacl)按1:10的质量百分比混合后拍打均质后的均质液。

下面通过具体实施例对本发明的测定方法进行说明：

其中阳极反应室的反应体系为100ml体系，包括50mm磷酸缓冲液(ph7.0)、50mm乙酸钠、0.2mm中性红；阴极反应室的反应体系为100ml体系，包括50mm磷酸缓冲液(ph7.0)、50mm高锰酸钾。通过质子交换膜4控制微生物消耗乙酸钠所产生的电子，中性红用于放大体系产生电子的总量；高锰酸钾作为电子的受体，完成体系的电子传递。具体检测步骤如下：

s1：分别取1×10³cfu/ml、1×10⁴cfu/ml、1×10⁵cfu/ml、1×10⁶cfu/ml、1×10⁷cfu/ml的微生物菌液1ml加入阳极反应室的反应体系，然乎利用上述检测装置分别对微生物菌液进行测定，获取各微生物菌液所对应的电压值；

s2：利用各微生物菌液所对应的电压值，绘制电压值和微生物菌液所对应的各菌落总数的相关性曲线；

s3：将25g生鲜猪肉样品放入装有225ml0.9％生理盐水的均质袋中，制备成匀浆液。取1ml匀浆液加入阳极反应室的反应体系，利用上述检测装置对样品进行测定，获取待测样品的电压值，

s4：根据在步骤s2中获得的电压值和微生物菌液所对应的各菌落总数的相关性曲线，获得生猪鲜肉样品的菌落总数。

本发明所提供的用于检测食品中菌落总数的检测装置及其检测方法，采用电化学中的电位、电流法以微生物呼吸作用产生的电子作为检测对象，依据已知菌落总数的微生物菌液绘制的电压值和菌落总数相关性曲线，可在30分钟之内获得样品的菌落总数，检出限10³cfu/g，且检测准确度95％以上。该检测装置具有灵敏度高、不易受因素干扰、检测时间短的优势，同时制作成本较低，操作简单，非常适合食品中菌落总数的快速检测。该检测装置与方法有利于促进国内食品企业产品安全控制水平提升，延长食品企业产品的有效货架期、降低产品损耗、提高食品企业综合效益，还可以作为现场快速检测设备，提高食品安全监管人员日常卫生监督工作的效率和力度，为我国食品安全提供保障。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。