基于智舌的食品中霉菌快速檢測體系構(gòu)建.pdf

1、食品、飼料等常被霉菌污染，使食品的感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)受到破壞，甚至產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，這不僅造成嚴重的經(jīng)濟損失，還對人類及動物的身體健康帶來嚴重的危害。霉菌能直接引起人類和動物疾病。有些種類的霉菌可以通過侵染食物或牲畜飼料而在其中產(chǎn)生非常有毒的物質(zhì)，即真菌毒素。曲霉毒素在測試過的所有動物種類身上都能引起癌癥，并且被認為是致癌能力最強的化合物之一。霉菌檢驗需要耗費大量時間，產(chǎn)毒素霉菌的鑒定更需要鑒定人員對霉菌有豐富而科學地認識才能準確鑒定。

2、快速、簡便、經(jīng)濟、可靠的食品中污染的霉菌的檢測技術(shù)，是食品安全的有利保障，也是各級檢驗檢疫部門的迫切需求。因此，探求更好的快速檢測技術(shù)是有關(guān)研究人員的長期關(guān)注焦點和研究熱點。
　　 本文以新型伏安型電子舌——智舌為研究手段，以一些常見的污染食品的霉菌作為研究對象，初步探索智舌在食品中霉菌快速檢測中的可行性。智舌是以多頻率脈沖作為激發(fā)掃描信號，輔以特定傳感器陣列，檢測待測物質(zhì)的整體響應信號，結(jié)合多元統(tǒng)計方法構(gòu)建的一類新型電子舌，具

3、有檢測速度快、樣品前處理簡單等優(yōu)點，在霉菌快速檢測方面具有很大的潛力。本研究的主要內(nèi)容如下：
　　 1.智舌監(jiān)測示蹤液體培養(yǎng)基中霉菌的生長
　　 本試驗率先使用基于脈沖伏安法的智舌對4種食品中常見的霉菌（曲霉、青霉、毛霉和根霉）的4株菌株的生長趨勢的監(jiān)測研究，以Pt電極、Au電極、Pd電極、Ag電極、Ti電極和W電極作為工作電極，每個工作電極在1 Hz，10 Hz和100 Hz三個頻率段下進行掃描，數(shù)據(jù)處理采用主成分分析

4、方法(Principal Component Analysis，PCA)，以主成分得分圖上樣本點之間的離散度(σ)為判別依據(jù)考察各工作電極及其各頻率段的示蹤效果。同時以常規(guī)的pH值法和干重法作為參照方法驗證智舌示蹤霉菌生長的可行性。結(jié)果顯示，對應實時監(jiān)測液體培養(yǎng)基中各種霉菌的生長情況，監(jiān)測能力強的電極及對應頻率段分別是：示蹤曲霉的為Pt電極、Au電極、Pd電極和W電極的3個頻率段；青霉為Pt電極、Pd電極、Au電極的3個頻率段，W電極1

5、00 Hz;毛霉為Pt電極10 Hz，Au電極1 Hz和10 Hz;根霉為Pt電極、Pd電極和Ti電極的3個頻率段，Ag電極10 Hz。
　　 2．智舌對4個屬霉菌的鑒別研究
　　 本試驗率先使用基于脈沖伏安法的智舌，對曲霉、青霉、毛霉和根霉4屬霉菌的4個菌株的液體培養(yǎng)物進行區(qū)分研究，結(jié)合PCA法篩選能夠很好地區(qū)分它們的最佳電極及頻率段。其次，本試驗條件下，確定能夠作為區(qū)分效果判別依據(jù)的區(qū)分度dmin。試驗結(jié)果顯示：區(qū)分

6、效果好的電極及其頻率段組合，即Au電極和Pd電極的3個頻率段，Ag電極的1 Hz頻率段；在本試驗條件下，能夠作為區(qū)分判別依據(jù)的定量值dmin=2.000，即當d＞2.000時，兩類霉菌已能夠相互區(qū)分。
　　 3．基于智舌和SIMCA法的4類霉菌智能識別模式單元構(gòu)建
　　 智舌檢測曲霉、青霉、毛霉和根霉4屬霉菌的4個菌株的液體培養(yǎng)物，結(jié)合簇類的獨立軟模式方法(Soft Independent Modeling of Cla

7、ss Analogy, SIMCA)法對檢測獲得的能夠反應被測物綜合信息的大量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，從而建立4種霉菌的判別模型，并對判別模型進行回判及驗證，根據(jù)判別模型的判別效率確定每種菌的最佳判別模型，從而探索研究智舌結(jié)合SIMCA法能否用來判別分析不同霉菌。試驗結(jié)果顯示：曲霉最佳判別模型為Pt電極1 Hz和10 Hz，Au電極1 Hz及Ag電極1 Hz;青霉的判別模型中除了Pt電極1 Hz外，其他17個模型均達到100％；毛霉的最佳判

8、別模型為Au電極的3個頻率段，Pd電極1Hz和100 Hz，W電極10 Hz; Pd電極、W電極和Ti電極1 Hz、10 Hz和100 Hz，Ag電極1 Hz為根霉最佳判別模型。
　　 4．智舌對同屬的5種主要產(chǎn)毒曲霉的鑒別研究
　　 智舌結(jié)合PCA法對同屬的5種常見的產(chǎn)毒曲霉不同培養(yǎng)時間(30 h，40 h和50 h)的液體培養(yǎng)物進行區(qū)分研究，依據(jù)主成分得分圖上不同霉菌之間的距離值(d)從而篩選得到能夠區(qū)分5種曲霉的最

9、佳電極及其頻率段組合。結(jié)果顯示，5種曲霉在培養(yǎng)30 h后不能相互區(qū)分；接種40 h已經(jīng)呈現(xiàn)良好的區(qū)分趨勢，其中W電極100 Hz，Ag電極100 Hz已能較好地區(qū)分5種曲霉；培養(yǎng)50h，5種曲霉的區(qū)分效果非常好，其中Pt電極100 Hz、Au電極1 Hz和10 Hz、Pd電極1 Hz和10 Hz、W電極10 Hz和100 Hz、Ag電極1 Hz和100 Hz區(qū)分最好。在30-50 h之間，隨著培養(yǎng)時間越長，區(qū)分的效果越好，說明5種曲霉在

10、接種30h前對培養(yǎng)基的改變程度相似，而30h后慢慢的出現(xiàn)差異。
　　 5．基于智舌和SIMCA法的5種產(chǎn)毒曲霉智能識別模式單元構(gòu)建
　　 智舌檢測5種產(chǎn)毒曲霉50 h的液體培養(yǎng)物，結(jié)合SIMCA法，構(gòu)建每種曲霉單一智能識別模式單元，通過培訓集樣本回判和用未知樣本進行檢驗，篩選得到最佳的判別模型。試驗結(jié)果顯示，各種曲霉對應的最佳判別模型為：黃曲霉最佳判別模型為Pt電極和Au電極100 Hz，Pd電極10 Hz和100 Hz