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】
所屬技術領域
[0001]本發明屬于食品安全檢測領域，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】
[0002]肉類作為一種營養成分全、口味好且易被人體吸收的食品，深得廣大消費者的青睞。隨著國民經濟的發展和人們生活水平的提高，我國肉制品的消費不斷增長，肉制品的質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生，肉制品摻假問題已經成為當前影響我國食品安全的突出矛盾之一，嚴重危及人民群眾的生命健康，引起全社會的高度關注。傳統的檢測技術，如PCR技術、質譜、色譜、色質聯用、核磁共振等實驗室手段，雖然測量精確，但需要對肉制品進行繁瑣的前處理，其過程費時、費力、操作復雜、條件要求苛刻且價格高昂，難以滿足現場速測需要。在各項檢測技術中，拉曼光譜以其簡單、快速、無損等顯著優點，在肉制品鑒定中具有巨大的應用潛力。拉曼光譜分析技術是以拉曼效應為基礎建立起來的分子結構表征技術，其譜峰位置、數量和強度等直接反映了分子的構成及構象信息，可直接對不同形態的肉制品進行測試。通過解析復雜體系的拉曼指紋譜，可同時獲得肉制品中多種組分的定性、定量信息，進而有效剖析肉制品的質量安全，準確識別肉制品摻假問題。
[0003]在實際應用中，對于拉曼光譜在肉制品摻雜診斷的應用報道尚不多見，其主要原因在于是常規拉曼光譜檢測存在以下三點缺陷:(I)激光聚焦位置對其測量結果影響較大，導致檢測結果不穩定；(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，造成檢測穩定差。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，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化快速檢測。在該平臺中，通過設計可調式聚焦環，提高拉曼聚焦的準確性；通過自動控制旋轉樣品，有效增大采樣面積克服樣本不均的誤差；設計可分離式樣品池，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，實現肉制品摻雜的現場檢測及在線分析。本發明的技術方案如下:
[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(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(9)和計算機，其中，
[0006]樣品池(16)包括樣品池主體(16-4)，位于其內并受受控馬達(15)驅動的透明托盤(16-5)，其上設有頂蓋(16-6)，樣品池(16)開設有傳感器孔(16-3)，其底部還開設有測量孔(16-2)，在測量孔(16-2)處還固定有調焦套筒(16-1)，用于調節第二聚焦透鏡(5)與樣品之間的距離；
[0007]光線傳感器(14)通過傳感器孔(16-3)感應頂蓋(16-6)是否被打開，控制模塊
(13)根據感應信號通過受控馬達(15)控制樣品池(16)的旋轉與停止；
[0008]激光器(I)發出的激光，依次通過聚焦透鏡(2)，第一濾光片(3)后再經過兩個單向反射鏡(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(9);第二濾光片(7)過濾掉與激光器發出的激光的中心波長一致的光，使中心波長長于激光器發出的激光的光透過；
[0010]陣列式CXD(1)接收的由衍射光柵成像系統(9)收集的光譜，經過采集后被送入計算機;
[0011]由計算機根據采集到的樣品的拉曼光譜，獲得樣品中關鍵營養成分的含量比例，推斷樣品中各個種類肉的比例。
[0012]激光器(I)發出的激光最好為中心波長為785nm的激光。
[0013]本發明基于拉曼光譜技術，發展出一種適于現場檢測的肉制品摻雜快速檢測平臺。該平臺技術有效避免了繁瑣的樣品預處理，可對經過簡單物理處理的肉制品樣品進行快速光譜檢測，可快速分析出樣品所含成分，并對其進行種類識別，結合大數據分析可隨其進行溯源，判斷肉制品安全問題性質，進而顯著提升肉制品安全監管水平。該平臺系統具備簡單、快速、便攜、低成本等優點，具有廣闊的市場前景。
【附圖說明】
[0014]圖1是本系統的關鍵結構不意圖。
[0015]圖2是樣品池設計及裝配圖。
[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，10高分辨CCD，11為數據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，16為旋轉樣品池，16-1為調焦套筒，16-2為激光孔，16-3為傳感器孔，16-4為樣品池主體，16-5為旋轉托盤，16~6樣品池頂蓋。
【具體實施方式】
[0017]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是: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，以及自動控制的旋轉樣品池。將肉制品樣品進行物理攪碎混合，將成分均勻樣品放入樣品池內，平臺將自動轉動，光譜儀會按預先設定的工作模式對樣品進行光譜采樣。所獲得的數據傳入計算機或平板電腦中與數據庫進行計算分析，顯示該樣品中關鍵營養成分的比例，并通過成分特征識別肉制品種類，對肉制品進行溯源分析等。結合附圖，詳細說明如下。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0018]圖1為本系統的關鍵結構示意圖，詳述如下:
[0019]激光器I發出中心波長為785nm的激光，激光功率設定為10nw.拉曼散射強度與激光波長的四次方成反比，理論上激發波長越短越好，然而可見光范圍內比如常見的514nm和632nm的激光在檢測生物蛋白質和細胞時，會產生強烈的熒光干擾。采用785nm的激光會減少熒光效應的干擾，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，增強光源的單色性。單向反射鏡6采用全反射棱鏡，相比于傳統鍍銀反射鏡，光損失更小，穩定性更強。單向反射鏡4采用二向色鏡，使入射的785nm的激光垂直反射。
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