腹瀉性貝類毒素現(xiàn)場前處理及光學(xué)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.pdf

1、近年來隨著我國工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，海洋污染日益嚴(yán)重，赤潮頻發(fā)，越來越多的海洋污染物及其產(chǎn)物在海洋水產(chǎn)品體內(nèi)富集，對我國人民的食品安全造成了嚴(yán)重威脅。貝類水產(chǎn)品作為常見的海洋水產(chǎn)品之一，卻經(jīng)常引發(fā)食物中毒事件，如何有效、快速地在一線現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品中貝類毒素含量的檢測成了當(dāng)務(wù)之急。
　　本文首先簡單介紹了海洋污染現(xiàn)狀以及海洋水產(chǎn)品貝類毒素的分類，并對海洋生物毒素常用的檢測技術(shù)和前處理方法作簡要的說明。同時(shí)，還對酶聯(lián)免疫ELISA方法做

2、了詳細(xì)闡述。最后，針對現(xiàn)場檢測的需求提出并實(shí)現(xiàn)了一套腹瀉性貝類毒素現(xiàn)場前處理及光學(xué)檢測系統(tǒng)，包括貝類樣品前處理儀器和腹瀉性貝類毒素光學(xué)檢測儀器兩部分，可實(shí)現(xiàn)貝類水產(chǎn)品中腹瀉性貝類毒素濃度的現(xiàn)場檢測。
　　論文完成的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1、優(yōu)化了適用于酶聯(lián)反應(yīng)的腹瀉性貝類毒素樣品前處理流程
　　為適應(yīng)貝類樣品前處理的自動(dòng)化需求，優(yōu)化了一種適用于酶聯(lián)免疫檢測方法的前處理流程，主要參考國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中給出的試樣提取和凈

3、化方法，結(jié)合其他常用的腹瀉性貝類毒素樣品前處理流程，通過實(shí)驗(yàn)對萃取液的濃度、萃取液與貝肉的比例以及離心條件等參數(shù)條件進(jìn)行了篩選和驗(yàn)證，最終確定了一系列可以滿足設(shè)計(jì)需求的前處理步驟。
　　2、設(shè)計(jì)了半自動(dòng)化的貝類樣品前處理儀器
　　針對水產(chǎn)品貝類樣品現(xiàn)場高效率前處理的需求，基于優(yōu)化后的流程設(shè)計(jì)了一種可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場貝類樣品前處理半自動(dòng)化，以提高樣品處理和毒素提取效率的樣品前處理儀器。設(shè)計(jì)了完成前處理各個(gè)環(huán)節(jié)的多個(gè)功能模塊，可在供電

4、模塊支持下獨(dú)立完成對應(yīng)步驟的處理工作;設(shè)計(jì)了以MSP430F149微處理器為核心的下位機(jī)及時(shí)序控制電路，可按照給定的時(shí)序控制各功能模塊展開工作;開發(fā)了下位機(jī)軟件及其配套的通訊協(xié)議以完成前處理工作時(shí)序的傳輸;開發(fā)了上位機(jī)控制軟件輔助操作者對前處理的時(shí)序進(jìn)行設(shè)置并對其執(zhí)行情況進(jìn)行有效監(jiān)控。最后，還對貝類樣品前處理儀器進(jìn)行了功能測試，結(jié)果表明:該儀器的回收率與手工流程基本一致，在貝肉樣品中毒素濃度為80μg/kg時(shí)，儀器的回收率在80％以上。

5、
　　3、設(shè)計(jì)了用于識別和分析試劑盒顯色圖像的檢測算法
　　試劑盒反應(yīng)終止后微孔中溶液的顏色狀況與樣品中毒素的濃度存在確定的對應(yīng)關(guān)系，基于這種關(guān)系，利用圖像處理技術(shù)，開發(fā)了顯色圖像處理與分析的算法。該算法主要包括圖像分割、特征值提取和樣品中毒素濃度值計(jì)算（包括標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立）三個(gè)部分，可以將儀器獲得的顯色圖像轉(zhuǎn)換成所需的濃度值。
　　4、基于ELISA試劑盒和智能手機(jī)設(shè)計(jì)了腹瀉性貝類毒素光學(xué)檢測儀器
　　針對水產(chǎn)

6、品貝類樣品現(xiàn)場快速檢測的需求，設(shè)計(jì)了一種基于智能手機(jī)的腹瀉性貝類毒素光學(xué)檢測儀器，可以代替酶標(biāo)儀對試劑盒進(jìn)行檢測，結(jié)合OA毒素商用試劑盒可在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)腹瀉性貝類毒素濃度的高通量檢測?；谧灾髟O(shè)計(jì)的算法參與開發(fā)了試劑盒顯色結(jié)果的移動(dòng)端處理與分析軟件;設(shè)計(jì)了特定的檢測裝置以屏蔽外界環(huán)境光對圖像采集過程的干擾，提高了圖像采集的準(zhǔn)確性;對檢測裝置的背光源進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了試劑盒顯色圖像的成像質(zhì)量。最后，還對腹瀉性貝類毒素光學(xué)檢測儀器進(jìn)行了功能

7、測試，結(jié)果表明:該儀器對腹瀉性貝類毒素的檢出限為0.2μg/kg，準(zhǔn)確度在97％以上，精密度優(yōu)于0.15。
　　5、使用腹瀉性貝類毒素現(xiàn)場前處理及光學(xué)檢測系統(tǒng)在現(xiàn)場條件下完成了實(shí)際貝類樣品中腹瀉性貝類毒素含量的檢測
　　對腹瀉性貝類毒素現(xiàn)場前處理及光學(xué)檢測系統(tǒng)進(jìn)行了整體功能的驗(yàn)證。使用該系統(tǒng)進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，確定了系統(tǒng)的回收率，驗(yàn)證了系統(tǒng)在貝肉基質(zhì)影響下的檢測效果，并對系統(tǒng)內(nèi)部兩套儀器間的關(guān)系進(jìn)行了優(yōu)化。之后，使用該系統(tǒng)對