基于拉曼光谱的肉制品掺杂检测平台的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明属于食品安全检测领域，涉及一种基于便携式拉曼光谱的肉制品掺杂快速检测平台。
【背景技术】
[0002]肉类作为一种营养成分全、口味好且易被人体吸收的食品，深得广大消费者的青睐。随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，我国肉制品的消费不断增长，肉制品的质量问题也是层出不穷。特别是随着近年来“伪造牛羊肉”、“注水肉”、“病死猪肉”、等肉类安全事件的频频发生，肉制品掺假问题已经成为当前影响我国食品安全的突出矛盾之一，严重危及人民群众的生命健康，引起全社会的高度关注。传统的检测技术，如PCR技术、质谱、色谱、色质联用、核磁共振等实验室手段，虽然测量精确，但需要对肉制品进行繁琐的前处理，其过程费时、费力、操作复杂、条件要求苛刻且价格高昂，难以满足现场速测需要。在各项检测技术中，拉曼光谱以其简单、快速、无损等显著优点，在肉制品鉴定中具有巨大的应用潜力。拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术，其谱峰位置、数量和强度等直接反映了分子的构成及构象信息，可直接对不同形态的肉制品进行测试。通过解析复杂体系的拉曼指纹谱，可同时获得肉制品中多种组分的定性、定量信息，进而有效剖析肉制品的质量安全，准确识别肉制品掺假问题。
[0003]在实际应用中，对于拉曼光谱在肉制品掺杂诊断的应用报道尚不多见，其主要原因在于是常规拉曼光谱检测存在以下三点缺陷:(I)激光聚焦位置对其测量结果影响较大，导致检测结果不稳定；(2)拉曼光斑小，针对肉制品这类不均匀样本，单次检测没有代表性；(3)检测镜头易受污染，造成检测稳定差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，建立一种基于拉曼光谱的肉制品掺杂快速检测方法，使其满足肉制品掺假的自动化快速检测。在该平台中，通过设计可调式聚焦环，提高拉曼聚焦的准确性；通过自动控制旋转样品，有效增大采样面积克服样本不均的误差；设计可分离式样品池，避免样品对镜头的污染。这些措施将有效克服拉曼光谱检测存在的不足，实现肉制品掺杂的现场检测及在线分析。本发明的技术方案如下:
[0005]一种基于拉曼光谱的肉制品掺杂检测平台，包括用于放置待检测肉制品的样品池
(16)，光线传感器(14)，受控马达(15)、控制模块(13)，激光器⑴，第一聚焦透镜(2)，第一滤光片(3)，第一单向反射镜(6)，第二单向反射镜(4)，第二聚焦透镜(5)，第二滤光片(7)，第三聚焦透镜(8)，衍射光栅成像系统(9)和计算机，其中，
[0006]样品池(16)包括样品池主体(16-4)，位于其内并受受控马达(15)驱动的透明托盘(16-5)，其上设有顶盖(16-6)，样品池(16)开设有传感器孔(16-3)，其底部还开设有测量孔(16-2)，在测量孔(16-2)处还固定有调焦套筒(16-1)，用于调节第二聚焦透镜(5)与样品之间的距离；
[0007]光线传感器(14)通过传感器孔(16-3)感应顶盖(16-6)是否被打开，控制模块
(13)根据感应信号通过受控马达(15)控制样品池(16)的旋转与停止；
[0008]激光器(I)发出的激光，依次通过聚焦透镜(2)，第一滤光片(3)后再经过两个单向反射镜(6，4)改变方向后，再透过第二聚焦透镜(5)及样品池测量孔(16-2)聚焦到置于透明托盘(16-5)上的待检测的肉制品；其中，第一滤光片(3)用于降低杂光干扰，增强激光光源的单色性；第一单向反射镜(6)采用全反射棱镜；第二单向反射镜(4)采用二向色镜，使入射的激光垂直反射；
[0009]第二聚焦透镜(5)收集的拉曼散射信号，经过第二单向反射镜(4)，再透过第二滤光片(7)和第三聚焦透镜(8)后照射到衍射光栅成像系统(9);第二滤光片(7)过滤掉与激光器发出的激光的中心波长一致的光，使中心波长长于激光器发出的激光的光透过；
[0010]阵列式CXD(1)接收的由衍射光栅成像系统(9)收集的光谱，经过采集后被送入计算机;
[0011]由计算机根据采集到的样品的拉曼光谱，获得样品中关键营养成分的含量比例，推断样品中各个种类肉的比例。
[0012]激光器(I)发出的激光最好为中心波长为785nm的激光。
[0013]本发明基于拉曼光谱技术，发展出一种适于现场检测的肉制品掺杂快速检测平台。该平台技术有效避免了繁琐的样品预处理，可对经过简单物理处理的肉制品样品进行快速光谱检测，可快速分析出样品所含成分，并对其进行种类识别，结合大数据分析可随其进行溯源，判断肉制品安全问题性质，进而显著提升肉制品安全监管水平。该平台系统具备简单、快速、便携、低成本等优点，具有广阔的市场前景。
【附图说明】
[0014]图1是本系统的关键结构不意图。
[0015]图2是样品池设计及装配图。
[0016]图中，I为激光器，2为聚焦透镜，3为高通滤光片，4为单向反射镜，5为聚焦透镜，6为单向反射镜，7为滤光片，8为聚焦透镜，9衍射光栅成像系统，10高分辨CCD，11为数据1接口，12供电装置，13为延迟控制模块，14光线传感器，15受控马达，16为旋转样品池，16-1为调焦套筒，16-2为激光孔，16-3为传感器孔，16-4为样品池主体，16-5为旋转托盘，16~6样品池顶盖。
【具体实施方式】
[0017]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:采用便携式拉曼光谱仪，为其搭建新的检测平台，包括固定装置，供电装置，以及自动控制的旋转样品池。将肉制品样品进行物理搅碎混合，将成分均匀样品放入样品池内，平台将自动转动，光谱仪会按预先设定的工作模式对样品进行光谱采样。所获得的数据传入计算机或平板电脑中与数据库进行计算分析，显示该样品中关键营养成分的比例，并通过成分特征识别肉制品种类，对肉制品进行溯源分析等。结合附图，详细说明如下。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]图1为本系统的关键结构示意图，详述如下:
[0019]激光器I发出中心波长为785nm的激光，激光功率设定为10nw.拉曼散射强度与激光波长的四次方成反比，理论上激发波长越短越好，然而可见光范围内比如常见的514nm和632nm的激光在检测生物蛋白质和细胞时，会产生强烈的荧光干扰。采用785nm的激光会减少荧光效应的干扰，获得较为理想的拉曼光谱信号。
[0020]激光通过聚焦透镜2，高通滤光片3，单向反射镜6，单向反射镜4，透过聚焦透镜5聚焦到距离外镜头45mm处。其中高通滤光片3仅使785nm左右的光通过，降低杂光干扰，增强光源的单色性。单向反射镜6采用全反射棱镜，相比于传统镀银反射镜，光损失更小，稳定性更强。单向反射镜4采用二向色镜，使入射的785nm的激光垂直反射。
[00