專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生乳摻雜快速檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明食品技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及生乳摻雜檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
乳制品的質(zhì)量安全一直是全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，給予乳制品以安全保障的關(guān)鍵在于乳制品原料的質(zhì)量。目前，生乳的摻雜物主要有糊精、淀粉、糖類(lèi)、脂肪粉、乳清粉、銨鹽電解質(zhì)等，特點(diǎn)是摻入量比較大；此外，為了降低微生物水平提高原奶的售價(jià)摻入防腐劑；如原料奶已經(jīng)變質(zhì)，則通過(guò)摻入其它物質(zhì)達(dá)到穩(wěn)定奶的性狀而蒙混過(guò)關(guān)；還有使用植物油脂、植物蛋白、動(dòng)物蛋白、乳糖、礦物質(zhì)等非奶物質(zhì)勾兌成與牛奶接近的假牛奶獲取暴利。
生鮮原料乳的檢驗(yàn)一直是國(guó)際國(guó)內(nèi)的重大課題，由于乳制品的消費(fèi)量巨大，該技術(shù)領(lǐng)域也得到了廣泛的重視。在生乳的定義和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面，國(guó)家相關(guān)職能部門(mén)也一直在進(jìn)行著規(guī)范和檢測(cè)工作。但由于奶牛的飼養(yǎng)條件、方式的不同，生乳的質(zhì)量與衛(wèi)生問(wèn)題在國(guó)內(nèi)尤為突出。曾頒布了 “生鮮牛乳收購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 6914-86)”和“生乳衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB19301-2010)”，依據(jù)于《良好農(nóng)業(yè)規(guī)范第8部分奶?？刂泣c(diǎn)與符合性規(guī)范》(GB/T20014. 8)，農(nóng)業(yè)部出臺(tái)了《生鮮乳收購(gòu)站標(biāo)準(zhǔn)化管理技術(shù)規(guī)范》。在“生鮮牛乳收購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)”中可見(jiàn)，對(duì)收購(gòu)的生鮮牛乳的質(zhì)量要求方面，分為理化指標(biāo)、感官指標(biāo)和細(xì)菌指標(biāo)三大類(lèi)；理化指標(biāo)則主要涵括了脂肪、蛋白質(zhì)、密度、酸度、雜質(zhì)度、汞、六六六與滴滴涕等項(xiàng)目；檢驗(yàn)方法主要是索氏提取、凱氏定氮、酸堿滴定等技術(shù)方法；針對(duì)凱氏定氮對(duì)生乳驗(yàn)收缺陷，以三氯乙酸-蛋白質(zhì)沉淀過(guò)濾方法對(duì)非蛋白氮進(jìn)行檢測(cè)，出臺(tái)了 “乳與乳制品中非蛋白氮含量的測(cè)定(GB/T21704-2008 ) ”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；針對(duì)前期出現(xiàn)的三聚氰胺事件，采用高效液相色譜法、液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法緊急出臺(tái)了“生乳與乳制品中三聚氰胺檢測(cè)方法(GB/T22388-2008 ) ”。原料性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，任何的摻雜和加工，對(duì)生乳的電化學(xué)性質(zhì)都有明確的影響。當(dāng)前攙假技術(shù)五花八門(mén)，摻雜物和摻雜方法不同，原料乳的各類(lèi)特征值就會(huì)不同。綜合考察各摻雜對(duì)象的檢測(cè)方法，我們可以對(duì)摻雜檢測(cè)的信息進(jìn)行歸類(lèi)，總結(jié)為顯色法(淀粉類(lèi)、蔗糖、蘇打、石灰水、豆?jié){、食鹽、尿素、雙氧水、洗衣粉、硝酸鹽、明礬等)、沉淀法(芒硝、氨肥)、試紙法(抗生素、三聚氰胺)、沸煮法(陳乳)、冰點(diǎn)法(摻水)、折射法(摻植物油)等等；復(fù)雜的檢測(cè)方法有電泳法(乳腺炎)、HPLC (三聚氰胺)、PCR (抗生素、微生物)、微生物培養(yǎng)法(抗生素)等，使用的試劑更是多種多樣，除電導(dǎo)率外，以電化學(xué)手段作為檢測(cè)方法尚未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。但是，我們可以注意到，I)這些現(xiàn)有的檢測(cè)方法都只是針對(duì)某一種已知摻雜物的特征屬性進(jìn)行甄別的，要想對(duì)原料奶全面檢測(cè)，從工作量上考慮也不可能，且對(duì)于剛出現(xiàn)的摻假技術(shù)也不能應(yīng)對(duì)。比如現(xiàn)在利用乳清粉+脂肪粉+其它勾兌出來(lái)的牛奶利用傳統(tǒng)的查假方法是無(wú)能為力的；2)對(duì)于層出不窮的摻假技術(shù)來(lái)說(shuō)相應(yīng)的檢驗(yàn)手段更新太慢，經(jīng)典的“凱氏定氮法”讓“三聚氰胺事件”成為一個(gè)讓人刻骨銘心的事例；3)另外，就是現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)針對(duì)性太強(qiáng)，缺乏廣譜性，比如檢測(cè)NaNO3的方法只能檢測(cè)NaNO3，對(duì)于摻入其它的防腐劑如苯甲酸鹽就不能檢測(cè)出來(lái)，這就是一些收散戶(hù)牛奶的奶站，其生乳的細(xì)菌數(shù)量不超標(biāo)的原因；4)此外，這些所有的技術(shù)方法表現(xiàn)出的生乳信息歸類(lèi)繁雜，無(wú)法進(jìn)行一個(gè)綜合的表達(dá)；5)或設(shè)備價(jià)格昂貴，檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，系統(tǒng)所有的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用將由企業(yè)直接承擔(dān)最終被轉(zhuǎn)嫁給乳制品消費(fèi)者；6)而且，在三聚氰胺事件發(fā)生前，各涉案乳品企業(yè)就已經(jīng)采取了一定措施及前述的各檢測(cè)設(shè)備與手段，但仍然沒(méi)有阻止“三聚氰胺”事件的發(fā)生，這說(shuō)明現(xiàn)有品控技術(shù)和方法及管理，偶是存在瑕疵，難以承擔(dān)生乳摻雜檢驗(yàn)的重任，在生乳驗(yàn)收檢測(cè)方面迫切需要一次質(zhì)的飛躍。綜合以上當(dāng)前不足，各部門(mén)要把提高生乳檢測(cè)水平當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)工程中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)來(lái)看待，使“內(nèi)地人到香港搶購(gòu)奶粉”盡早成為過(guò)去。牛生乳是一個(gè)電化學(xué)的亞穩(wěn)定系統(tǒng)，任何的理化成分改變，以及微生物的代謝等都有可能導(dǎo)致生乳的電化學(xué)信息發(fā)生變化，電化學(xué)信息敏銳且檢測(cè)限低，通過(guò)電信號(hào)的表達(dá)直接直觀(guān)，易于操作和便于識(shí)讀。在傳統(tǒng)分析科學(xué)中，非特異性選擇感應(yīng)是一個(gè)應(yīng)該極力避免的現(xiàn)象，而交互感應(yīng)傳感器陣列則是將其作為基本出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)構(gòu)建成一個(gè)優(yōu)化的組合，使得人工智能化學(xué)感受在技術(shù)上得以實(shí)現(xiàn)，交互感應(yīng)理論和技術(shù)也因此成為其核心概念。多年來(lái)，傳感器的非選擇性一直是制約傳感技術(shù)應(yīng)用的重要影響因素，它意味著在一個(gè)多組分體系中，單個(gè)傳感器所檢測(cè)到的各組分的量和質(zhì)的信息被模糊地混雜在一起而變得 無(wú)用。但是，當(dāng)由多個(gè)不同的非選擇性傳感器組成一個(gè)傳感器陣列時(shí)，由于各個(gè)傳感器對(duì)被測(cè)液中不同的組分均具有不同的感應(yīng)度，而且是交互感應(yīng)，這樣不同的傳感器就可以獲得一系列有差異的信號(hào)，特別是在對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試比較時(shí)，就可以通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)或模式識(shí)別分析將不同樣品的相關(guān)信息進(jìn)行整合，得到樣品相似、差異等方面的細(xì)致描述，這就是人工智能味覺(jué)系統(tǒng)的核心原理和技術(shù)基礎(chǔ)。這是一種與常規(guī)分析方法完全不同的新的檢測(cè)思路及方法，它不需要將被測(cè)液中的各組成成分進(jìn)行分離單獨(dú)檢測(cè)，而是實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)得到被測(cè)對(duì)象的一個(gè)整體的信息表征。生乳是一個(gè)復(fù)雜的亞穩(wěn)態(tài)的乳濁液混合體系，化學(xué)成分多樣且復(fù)雜，如果過(guò)分強(qiáng)調(diào)選擇性，那么，生乳中有多少中成分就必須有多少種傳感器，這樣的結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致傳感器的結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜。在交互敏感和相對(duì)選擇性的理論指導(dǎo)下，篩選并組建一個(gè)由若干選擇性傳感器和若干非選擇性的交互感應(yīng)傳感器組成多傳感器陣列，采用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，就可以構(gòu)建一套具有廣譜識(shí)別能力的有別于傳統(tǒng)紅外檢測(cè)方法的生乳摻雜快速檢測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的即是構(gòu)建一個(gè)可實(shí)踐的生乳摻雜判別檢測(cè)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是建立一種生乳摻雜快速檢測(cè)系統(tǒng)及其方法。本系統(tǒng)利用生乳成分和電化學(xué)性質(zhì)亞穩(wěn)態(tài)特點(diǎn)，基于“交互感應(yīng)-相對(duì)選擇性”理論構(gòu)建多傳感器陣列，以伏安法、電位法以及阻抗譜法等電化學(xué)檢測(cè)方法對(duì)樣品生乳進(jìn)行檢測(cè)并數(shù)據(jù)采集，對(duì)電化學(xué)信息采用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法導(dǎo)入及比對(duì)，數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建、對(duì)原料生乳的品質(zhì)進(jìn)行初步判斷。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明所述的系統(tǒng)包括電腦(1-1 )、電化學(xué)工作站(1-2)、溫度控制系統(tǒng)(1-3)和可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)，可升降式固定桿(1-5 )，固定旋鈕(1-6 )，檢測(cè)池(1-7 )?？裳b卸式傳感器陣列組合(1-4)通過(guò)電化學(xué)工作站(1-2)與電腦(1-1)連接，可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)通過(guò)固定旋鈕(1-6)固定在可升降式固定桿(1-5)上，溫度控制系統(tǒng)(1-3)放置在可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)的正下方，檢測(cè)池(1-7)放置在溫度控制系統(tǒng)(1-3)中。本發(fā)明所述的可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)由選擇性傳感器組、非選擇性傳感器陣列、參比電極組成。選擇性傳感器放置在選擇性傳感器安裝槽(2-1)中，參比電極放置在參比電極安裝槽(2-2)中，非選擇性傳感器陣列放置在非選擇性傳感器陣列安裝槽(2-3)中。選擇性傳感器安裝槽(2-1)、參比電極安裝槽(2-2)、非選擇性傳感器陣列安裝槽(2-3)按相鄰幾何排列。本發(fā)明所述的選擇性傳感器安裝槽(2-1) —般為3-6個(gè)。本發(fā)明所述的非選擇性傳感器陣列由非選擇性工作電極、非選擇性輔助電極組成。非選擇性工作電極放置在非選擇性工作電極槽(2-3-1)中、非選擇性輔助電極放置在非選擇性輔助電極槽(2-3-2)中。非選擇性工作電極槽(2-3-1)、非選擇性輔助電極槽(2-3-2)按相鄰幾何排列。
本發(fā)明所述非選擇性工作電極槽(2-3-1) —般為4-15個(gè)。本發(fā)明所述的選擇性傳感器包括pH電極、鈉度計(jì)、電導(dǎo)傳感器、氨電極、溶解氧檢測(cè)傳感器。本發(fā)明所述的非選擇性傳感器包括鉬、金、銥、鈀、錸、釕、銠、鎢、鈦、鉛、銀、鎘、不銹鋼、玻碳電極。本發(fā)明所述的參比電極為Ag/AgCl電極或飽和甘汞電極。本發(fā)明所述的檢測(cè)方法如下。(I)生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。a、將可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)與電化學(xué)工作站(1-2)各端口相連接。b、傳感器陣列組的校正將可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)以常規(guī)方法清洗后，浸沒(méi)入O. lmmol/L KCl溶液中，根據(jù)不同的傳感器組采用不同的電化學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)；然后，再次以常規(guī)方法清清洗后以O(shè). lmmol/L KCl溶液循環(huán)檢測(cè)，直至相鄰的三次檢測(cè)結(jié)果，其差異度小于1%為止，蒸餾水清洗，氮?dú)獯蹈珊髠溆?。C、基準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集和建立對(duì)不同品種的乳牛品種和產(chǎn)乳季節(jié)采集標(biāo)準(zhǔn)生乳進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)，采集電化學(xué)信息，建立不同品種的生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。作為生乳摻雜檢測(cè)的生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)用。由于pH計(jì)、鈉度計(jì)、氨電極、溶解氧檢測(cè)傳感器均屬電位型傳感器，因此通過(guò)電位法進(jìn)行電化學(xué)信號(hào)采集，本發(fā)明采用系統(tǒng)中的開(kāi)路電位法進(jìn)行電位信號(hào)采集，非選擇性傳感器屬于伏安型傳感器，采用微分脈沖伏安法對(duì)檢測(cè)液進(jìn)行電化學(xué)信號(hào)采集。電導(dǎo)電極在交流阻抗檢測(cè)方法下進(jìn)行電化學(xué)信號(hào)采集，也可以采用電位法進(jìn)行電化學(xué)信號(hào)采集。(2)生乳摻雜檢測(cè)。a、按(I)中a、b步驟操作。b、檢測(cè)程序?qū)⒋郎y(cè)生乳樣品按照恒溫-檢測(cè)-傳感器清洗的循環(huán)模式進(jìn)行3-10次檢測(cè)，采集各傳感器的電化學(xué)信息。C、數(shù)據(jù)處理i.數(shù)據(jù)處理由統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件完成，如SPSS、SAS、Matlab、Excel等，并采用聚類(lèi)分析方法計(jì)算待測(cè)生乳樣品與標(biāo)準(zhǔn)生乳相對(duì)應(yīng)的傳感器組的馬氏距離(Euclidean distance, Ed)或歐氏距離(Mahalanobis Distance, Md) ；ii.由于不同組的傳感器采用了不同的電化學(xué)檢測(cè)方法，選擇性傳感器組和非選擇性傳感器組獲得的信息數(shù)據(jù)形式不同，需要對(duì)不同的傳感器組的數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理，對(duì)生乳樣品的馬氏距離或歐氏距離進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)獲得的生乳樣品的馬氏距離或歐氏距離分配權(quán)重后綜合計(jì)算。本步驟馬氏距離或歐氏距離的計(jì)算，不限于聚類(lèi)分析方法，也可采用其他方法。d、檢測(cè)結(jié)果表達(dá)檢測(cè)結(jié)果的表征可由統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件在人機(jī)交互界面上進(jìn)行展示。根據(jù)原料生乳與標(biāo)準(zhǔn)生乳的歐氏距離或馬氏距離不同，用數(shù)字值或以雷達(dá)圖方式對(duì)各個(gè)樣本與標(biāo)準(zhǔn)生乳之間的差異度進(jìn)行直觀(guān)表征，并將被測(cè)生乳樣品劃分為合格、可疑、不合格生乳三個(gè)結(jié)論，合格與不合格原料生乳分類(lèi)處理，可疑生乳樣品交由其它精密儀器進(jìn)行后續(xù)驗(yàn)證檢測(cè)。本發(fā)明是基于電化學(xué)-化學(xué)計(jì)量學(xué)為基礎(chǔ)的原料生乳摻雜快速檢測(cè)裝置和技術(shù)方法，相對(duì)于傳統(tǒng)的生乳摻雜檢測(cè)的紅外檢測(cè)方法，具有現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)、設(shè)備價(jià)格低廉、易 于操作的特點(diǎn)；同時(shí)具有良好的檢測(cè)限，如對(duì)三聚氰胺的檢測(cè)，當(dāng)添加量達(dá)到O. 1%即可判定摻雜；在技術(shù)方面，具有廣譜檢測(cè)的特點(diǎn)，無(wú)需對(duì)各摻雜指標(biāo)進(jìn)行逐一檢測(cè)，檢測(cè)成本低廉；針對(duì)未知成分的原料生乳摻雜(如尿素、復(fù)原乳等的添加)也可進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)原料生乳的質(zhì)量進(jìn)行摻雜判斷，起到預(yù)警預(yù)報(bào)的作用。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1-1為電腦，1-2為電化學(xué)工作站，1-3為溫度控制系統(tǒng)，1-4為可裝卸式傳感器陣列組合，1-5為可升降式固定桿，1-6為固定旋鈕，1-7為檢測(cè)池。圖2為本發(fā)明圖I所示的可裝卸式傳感器陣列組合1-4的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。其中，2-1為選擇性傳感器安裝槽，2-2為參比電極安裝槽，2-3為非選擇性傳感器陣列安裝槽。圖3為本發(fā)明圖2所示的非選擇性傳感器陣列安裝槽2-3的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。其中，2-3-1為非選擇性工作電極槽，2-3-2為非選擇性輔助電極槽。圖4為本發(fā)明的工作流程圖。圖5為本發(fā)明的檢測(cè)結(jié)果分析圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I。檢測(cè)系統(tǒng)。本實(shí)施例所述的系統(tǒng)包括電腦1-1、電化學(xué)工作站1-2、溫度控制系統(tǒng)1-3和可裝卸式傳感器陣列組合1-4，可升降式固定桿1-5，固定旋鈕1-6，檢測(cè)池1-7?？裳b卸式傳感器陣列組合1-4通過(guò)電化學(xué)工作站1-2與電腦1-1連接，可裝卸式傳感器陣列組合1-4通過(guò)固定旋鈕1-6固定在可升降式固定桿1-5上，溫度控制系統(tǒng)1-3放置在可裝卸式傳感器陣列組合1-4的正下方，檢測(cè)池1-7放置在溫度控制系統(tǒng)1-3中。本實(shí)施例所述的可裝卸式傳感器陣列組合1-4由pH計(jì)、鈉度計(jì)、電導(dǎo)傳感器三個(gè)選擇性傳感器組；鉬、金、鈀、銠、鎢、鈦六個(gè)非選擇性傳感器陣列；參比電極Ag/AgCl電極組成。選擇性傳感器放置在選擇性傳感器安裝槽2-1中，參比電極放置在參比電極安裝槽2-2中，非選擇性傳感器陣列放置在非選擇性傳感器陣列安裝槽2-3中。選擇性傳感器安裝槽2-1與非選擇性傳感器陣列安裝槽2-3按正方形排列，參比電極安裝槽2-2在正中間。本實(shí)施例所述的選擇性傳感器安裝槽2-1為3個(gè)。本實(shí)施例所述的非選擇性傳感器陣列由非選擇性工作電極、非選擇性輔助電極組成。非選擇性工作電極鉬、金、鈀、銠、鎢、鈦放置在非選擇性工作電極槽2-3-1中、非選擇性輔助電極鉬放置在非選擇性輔助電極槽2-3-2中。非選擇性工作電極槽2-3-1、非選擇性輔助電極槽2-3-2按相鄰幾何排列。傳感器安裝槽由聚四氟乙烯材料制成。實(shí)施例2。檢測(cè)方法。
對(duì)新鮮生乳、添加三聚氰胺乳、添加尿素乳、酸敗乳、添加碳酸氫鈉溶液調(diào)節(jié)酸度 的乳、陳放乳、巴氏殺菌乳進(jìn)行分別檢測(cè)。以下樣品各取50mL :新鮮生乳、添加三聚氰胺乳、添加尿素乳、酸敗乳、添加碳酸氫鈉溶液調(diào)節(jié)酸度的乳、陳放乳、巴氏殺菌乳，以本發(fā)明所述裝置進(jìn)行電化學(xué)摻雜識(shí)別檢測(cè)。本實(shí)例中樣本的處理情況如下添加三聚氰胺O. 10g/50mL (添加物濃度為O. 2%)、添加尿素O. 50g/50mL (添加物濃度為I. 0%)、酸敗乳(pH4. 8)、添加飽和碳酸氫鈉溶液調(diào)節(jié)酸度為PH6. 5的酸敗乳、陳放乳為4°C冰箱陳放一周、巴氏殺菌乳為75°C殺菌30min，新鮮生乳為對(duì)照組，考察不同組批生乳與生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系。將前述傳感器陣列組合浸入到檢測(cè)液樣品中，各傳感器將溶液組分信息通過(guò)電化學(xué)工作站輸送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理分析。選擇性傳感器陣列組中的pH計(jì)和鈉度計(jì)均采用開(kāi)路電位法對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；電導(dǎo)率電極在交流阻抗譜法的激發(fā)信號(hào)下對(duì)檢測(cè)液進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析后分別獲得前述7種乳樣與生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇性傳感器陣列組歐氏距離Eds。非選擇性傳感器陣列組采用微分脈沖伏安法采集數(shù)據(jù)，工作電極陣列由鉬電極、金電極、鈀電極、鈦電極、鎢電極和銀電極；輔助電極為鉬柱電極；參比電極為Ag/AgCl電極。其激發(fā)信號(hào)參數(shù)為Init E=OV, Final E=O. 5V, Incr E=O. 005V, Amplitude=O. 05V,Pulse Width=O. 05s。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析后分別獲得7種乳樣與生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的非選擇性傳感器陣列組歐氏距離EcU。將各傳感器所采集的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，作為傳感器陣列對(duì)7種乳液樣品采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)安裝于計(jì)算機(jī)中的分析軟件SPSS18. O中的主成分分析方法進(jìn)行分析及聚類(lèi)分析處理。以選擇性傳感器陣列組獲得的歐氏距離Eds權(quán)重為50%，非選擇性傳感器陣列組獲得的歐氏距離Edns權(quán)重為50%，獲得綜合歐氏距離Ed，并以各檢測(cè)乳液樣品的信號(hào)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)生乳數(shù)據(jù)庫(kù)中心的歐氏距離為判別依據(jù)，檢測(cè)結(jié)果為歐氏距離?？赏ㄟ^(guò)兩種方式對(duì)檢測(cè)樣品中合格、懷疑、不合格的三個(gè)結(jié)果進(jìn)行表達(dá)1)數(shù)據(jù)表達(dá)對(duì)歐氏距離的大小依據(jù)數(shù)字值的大小(見(jiàn)下表)；2)由上述各歐氏距離所繪制的雷達(dá)圖直觀(guān)表達(dá)(圖5)。圖中每個(gè)軸代表一個(gè)乳液樣品，圓心位置為該乳樣所采集的生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，每個(gè)軸與圓心的距離的聯(lián)線(xiàn)代表不同樣品的摻雜得分分布，與圓心的距離代表不同樣品與標(biāo)準(zhǔn)生乳之間的差異。本實(shí)施例中，可以以Ed為0-1. O、I. 0-2. O和2. O以上來(lái)對(duì)檢測(cè)樣進(jìn)行摻雜預(yù)判，Ed為0-1. O的檢測(cè)樣本為合格樣本，Ed為I. 0-2. O的檢測(cè)樣本為摻雜可疑樣本，需要通過(guò)其它的檢測(cè)方法來(lái)判定，Ed大于2. O的檢測(cè)樣本為不合格樣本，直接淘汰。雷達(dá)圖結(jié)果顯示，不同樣品具有不同的差異度，且區(qū)分效果顯著。
權(quán)利要求
1.一種生乳摻雜快速檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是包括電腦(1-1)、電化學(xué)工作站(1-2)、溫度控制系統(tǒng)(1-3)和可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)，可升降式固定桿(1-5)，固定旋鈕(1-6)，檢測(cè)池(1-7);可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)通過(guò)電化學(xué)工作站(1-2)與電腦(1-1)連接，可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)通過(guò)固定旋鈕(1-6)固定在可升降式固定桿(1-5)上，溫度控制系統(tǒng)(1-3)放置在可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)的正下方，檢測(cè)池(1-7)放置在溫度控制系統(tǒng)(1-3)中； 所述的可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)由選擇性傳感器組、非選擇性傳感器陣列、參比電極組成； 選擇性傳感器放置在選擇性傳感器安裝槽(2-1)中，參比電極放置在參比電極安裝槽(2-2)中，非選擇性傳感器陣列放置在非選擇性傳感器陣列安裝槽(2-3)中，選擇性傳感器安裝槽(2-1)、參比電極安裝槽(2-2)、非選擇性傳感器陣列安裝槽(2-3)按相鄰幾何排列； 所述的選擇性傳感器安裝槽(2-1)為3-6個(gè)； 所述的非選擇性傳感器陣列由非選擇性工作電極、非選擇性輔助電極組成； 非選擇性工作電極放置在非選擇性工作電極槽(2-3-1)中、非選擇性輔助電極放置在非選擇性輔助電極槽(2-3-2)中，非選擇性工作電極槽(2-3-1)、非選擇性輔助電極槽(2-3-2)按相鄰幾何排列； 所述非選擇性工作電極槽(2-3-1)為4-15個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的選擇性傳感器包括PH電極、鈉度計(jì)、電導(dǎo)傳感器、氨電極、溶解氧檢測(cè)傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的非選擇性傳感器包括鉬、金、銥、鈕、錸、釕、錯(cuò)、鶴、鈦、鉛、銀、鎘、不銹鋼、玻碳電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的參比電極為Ag/AgCl電極或飽或甘汞電極。
5.權(quán)利要求I所述的檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征是按如下步驟 (1)生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立 a、將可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)與電化學(xué)工作站(1-2)各端口相連接； b、傳感器陣列組的校正將可裝卸式傳感器陣列組合(1-4)以常規(guī)方法清洗后，浸沒(méi)入O. lmmol/L KCl溶液中，根據(jù)不同的傳感器組采用不同的電化學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)；然后，再次以常規(guī)方法清清洗后以O(shè). lmmol/L KCl溶液循環(huán)檢測(cè)，直至相鄰的三次檢測(cè)結(jié)果，其差異度小于1%為止，蒸餾水清洗，氮?dú)獯蹈珊髠溆茫? C、基準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集和建立對(duì)不同品種的乳牛品種和產(chǎn)乳季節(jié)采集標(biāo)準(zhǔn)生乳進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)，采集電化學(xué)信息，建立不同品種的生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)； (2)生乳摻雜檢測(cè) a、按步驟(I)中a、b步驟操作； b、檢測(cè)程序?qū)⒋郎y(cè)生乳樣品按照恒溫-檢測(cè)-傳感器清洗的循環(huán)模式進(jìn)行3-10次檢測(cè)，采集各傳感器的電化學(xué)信息； C、數(shù)據(jù)處理i.先由統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并采用聚類(lèi)分析方法計(jì)算待測(cè)生乳樣品與標(biāo)準(zhǔn)生乳相對(duì)應(yīng)的傳感器組的馬氏距離或歐氏距離對(duì)不同的傳感器組的數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理，對(duì)生乳樣品的馬氏距離或歐氏距離進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)獲得的生乳樣品的馬氏距 離或歐氏距離分配權(quán)重后綜合計(jì)算； d、檢測(cè)結(jié)果表達(dá)根據(jù)原料生乳與標(biāo)準(zhǔn)生乳的歐氏距離或馬氏距離不同，用數(shù)字值或以雷達(dá)圖方式對(duì)各個(gè)樣本與標(biāo)準(zhǔn)生乳之間的差異度在人機(jī)交互界面上進(jìn)行直觀(guān)表征，并將被測(cè)生乳樣品劃分為合格、可疑、不合格。
全文摘要
一種生乳摻雜快速檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，系統(tǒng)包括電腦、電化學(xué)工作站、溫度控制系統(tǒng)和可裝卸式傳感器陣列組合等；可裝卸式傳感器陣列組合通過(guò)電化學(xué)工作站與電腦連接，可裝卸式傳感器陣列組合通過(guò)固定旋鈕固定在可升降式固定桿上，溫度控制系統(tǒng)放置在可裝卸式傳感器陣列組合的正下方，檢測(cè)池放置在溫度控制系統(tǒng)中；檢測(cè)方法包括生乳標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，以及生乳摻雜檢測(cè)中對(duì)待測(cè)生乳樣品與標(biāo)準(zhǔn)生乳相對(duì)應(yīng)的傳感器組的馬氏距離或歐氏距離測(cè)定、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互界面上的直觀(guān)表征。本發(fā)明具有現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)、設(shè)備價(jià)格低廉、易于操作的特點(diǎn)；同時(shí)具有良好的檢測(cè)限，無(wú)需對(duì)各摻雜指標(biāo)進(jìn)行逐一檢測(cè)，可對(duì)原料生乳的質(zhì)量進(jìn)行摻雜判斷，起到預(yù)警預(yù)報(bào)的作用。
文檔編號(hào)G01N27/416GK102914584SQ201210369440
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者黃贛輝, 石磊, 鄧丹雯, 曾祥盛 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)