CN101706421A - 基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测方法，包括以下步骤：1)将黑木耳粉碎，过筛；2)采集波长为1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所对应的黑木耳的反射率值；3)将获取的反射率值转化为吸光度值；4)将吸光度值分别代入线性方程：Y＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028方程中Y为黑木耳中蛋白质含量；X1～X7分别为波长1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所对应的黑木耳的吸光度值；通过计算得到黑木耳中蛋白质含量。本发明还公开了实施上述检测方法的装置，本发明主要用于通过特征波长快速准确检测黑木耳蛋白质含量，检测快速准确，大大缩短了检测的时间，减少了环境污染，降低了检测成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种黑木耳蛋白质含量的检测方法和装置，具体为一种基于特征波段模型的黑木耳蛋白质含量快速检测方法和装置。
背景技术
黑木耳营养丰富，含有较多的碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等营养成份，作为一种具有保健功能的食品被广泛食用。黑木耳的品质因受其产地生长环境(海拔、温湿度、气候条件等)的影响，具有很大的差异。而蛋白质作为黑木耳品质的重要指标，其快速检测对黑木耳品质控制非常重要。传统的蛋白质测量方法为凯氏定氮法或燃烧测氮法，测量过程费时、费力、耗材成本高，且中间过程容易产生化学污染。因此，急需一种能够快速、准确地实现黑木耳中蛋白质含量检测的方法。近红外光谱技术作为一种快速、简便、准确的分析技术，在农产品和食品品质分析中已有广泛的应用。
发明内容
本发明提供一种基于特征波段模型的黑木耳蛋白质含量快速检测方法和装置，可快速采集黑木耳某些特定波长的反射率，通过预设的线性计算公式，快速准确检测黑木耳中蛋白质含量。
一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测方法，包括以下步骤：
1)将黑木耳粉碎，过筛；
2)采集波长为1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所对应的黑木耳的反射率值；
3)将获取的反射率值转化为吸光度值；
4)将吸光度值分别代入线性方程：
Y＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028
方程中Y为黑木耳中蛋白质含量；X1～X7分别为波长1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所对应的黑木耳的吸光度值；上述波长与黑木耳蛋白质及相关化学成分中的N-H、C-N、N-H、C＝O等化学键的振动信息相关，这些信息能够反映黑木耳中蛋白质含量的多少。例如1318nm反映了黑木耳蛋白质中N-H的一级伸缩振动及N-H的平面弯曲振动，2214nm反映了蛋白质及相关化学成分的N-H、C-N、C＝O等组合伸缩振动信息，2498nm反映了蛋白质中不同氨基酸侧链的伸缩和弯曲振动信息。应用多元线性回归算法对上述特征波长进行建模分析，建立黑木耳蛋白质含量与特征波长的线性方程。
通过计算得到黑木耳中蛋白质含量。
一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，包括光谱采集装置、嵌入式系统和电源系统，光源采集装置通过USB数据线与嵌入式系统相连，嵌入式系统由电源系统供电；光谱采集装置由样品池、盖在样品池上的石英玻片、石英玻片上方的光敏传感器固定层、由光敏传感器固定层固定的光敏传感器组合装置和光源系统组成；光敏传感器固定层设有8个沿同一圆周均匀分布的通道，每个通道的中心线均与垂直方向成45°，交汇于光源系统在石英玻片的照射中心；光敏传感器组合装置由8组滤光片和光敏传感器组合而成，每个通道中设置一组滤光片和光敏传感器；其中7个滤光片的中心波长分别为1318nm、1100nm、1396nm，2214nm、1834nm、1520nm和2498nm.
所述的光源系统的波长范围覆盖1000-2500nm。
所述的嵌入式系统预设黑木耳蛋白质含量计算的线性方程，且具有数据存储、计算和显示功能。
所述的线性方程为Y＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028，公式中Y为黑木耳中蛋白质含量，X1～X7分别为波长1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所对应的黑木耳的吸光度值。
黑木耳样本放入样品池后，光源系统发出的光，经黑木耳反射后，透过石英玻片被光敏传感器组合装置接收。黑木耳在特定波长(其中有一个作为参照波长，其余7个参与计算)处的反射率数据通过USB数据线传入嵌入式系统，通过1og(1/R)将反射率转化为吸光度(其中R为反射率)，然后经过预先设定好的线性方程Y(％)＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028计算得出黑木耳的蛋白质含量，并进行结果的存储和显示，公式中Y为黑木耳中蛋白质含量，单位为％。
本发明具有的有益效果是：
(1)实现了黑木耳中蛋白质含量的快速检测，且检测过程简便、快捷、成本低、无污染；
(2)应用特征波段结合线性计算公式进行黑木耳中蛋白质含量的检测，检测装置结构简单，检测方法快速，结果准确可靠；
(3)可根据实际情况，选择其他中心波长的滤光片，通过修正线性计算公式，用于黑木耳其他品质指标的快速检测。
本发明主要用于通过特征波长快速准确检测黑木耳蛋白质含量，检测快速准确，大大缩短了检测的时间，减少了环境污染，降低了检测成本。
附图说明
图1是黑木耳蛋白质含量快速检测系统结构示意图。
图2是黑木耳蛋白质含量快速检测方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，包括光谱采集装置6、嵌入式系统7和电源系统8，光源采集装置6通过USB数据线与嵌入式系统7相连，嵌入式系统7由电源系统8供电。
光谱采集装置6由样品池1、盖在样品池1上的石英玻片2、石英玻片2上方的光敏传感器固定层3、由光敏传感器固定层3固定的光敏传感器组合装置4和光源系统5组成；光敏传感器固定层3设有8个沿同一圆周均匀分布的通道，每个通道的中心线均与垂直方向成45°，交汇于光源系统5在石英玻片2的照射中心；光敏传感器组合装置4由8组滤光片和光敏传感器组合而成，每个通道中设置一组滤光片和光敏传感器；其中7个滤光片的中心波长分别为1318nm、1100nm、1396nm，2214nm、1834nm、1520nm和2498nm.8组滤光片和光敏传感器其中一组作为参照波长，其余7组参与计算.
光源系统5的波长范围覆盖1000-2500nm。光源系统5垂直照射石英玻片2，且光源系统5的照射中心在8个通道所组成的圆周的圆心点，则光源照射在石英玻片的中心点正好与8个通道中心线的交汇点重合。
嵌入式系统7采用型号为STC12A5C60AD单片机，预设黑木耳蛋白质含量计算的线性方程，Y(％)＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028，公式中Y为黑木耳中蛋白质含量，单位为％，X1～X7分别为波长1318nm，1100nm，1396nm，2214nm，1834nm，1520nm，2498nm所对应的黑木耳的吸光度值。
检测方法其步骤如下：
1)将样品池装满黑木耳粉碎(过60目筛)样本，并将黑木耳样品表面抚平，将石英玻片盖在样品上；
2)使用该系统光谱采集装置采集黑木耳预设的7个通道的反射率值，并通过USB数据线传入嵌入式系统进行数据存储备用；
3)将获取的7个通道的黑木耳反射率值通过log(1/R)转化为吸光度值；
4)将7个通道的吸光度值分别代入线性方程Y(％)＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028，公式中Y为黑木耳中蛋白质含量，单位为％，X1～X7分别为波长1318nm，1100nm，1396nm，2214nm，1834nm，1520nm，2498nm所对应的黑木耳的吸光度值。通过计算即可得到黑木耳中蛋白质含量。
在嵌入式系统内进行数据结果的存储、显示和处理。
本发明所选定的特征波长只针对黑木耳蛋白质的快速检测，对其他指标的检测不适用，如需检测其他品质指标，需重新选定特征波长，建立线性方程。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权力要求的保护范围内，对本方面做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将黑木耳粉碎，过筛；
2)采集波长为1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所对应的黑木耳的反射率值；
3)将获取的反射率值转化为吸光度值；
4)将吸光度值分别代入线性方程：
Y＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028
方程中Y为黑木耳中蛋白质含量；X1～X7分别为波长1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所对应的黑木耳的吸光度值；
通过计算得到黑木耳中蛋白质含量。
2.一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，包括光谱采集装置(6)、嵌入式系统(7)和电源系统(8)，光源采集装置(6)通过USB数据线与嵌入式系统(7)相连，嵌入式系统(7)由电源系统(8)供电，其特征在于：光谱采集装置(6)由样品池(1)、盖在样品池(1)上的石英玻片(2)、石英玻片(2)上方的光敏传感器固定层(3)、由光敏传感器固定层(3)固定的光敏传感器组合装置(4)和光源系统(5)组成；光敏传感器固定层(3)设有8个沿同一圆周均匀分布的通道，每个通道的中心线均与垂直方向成45°，交汇于光源系统(5)在石英玻片(2)的照射中心；光敏传感器组合装置(4)由8组滤光片和光敏传感器组合而成，每个通道中设置一组滤光片和光敏传感器；其中7个滤光片的中心波长分别为1318nm、1100nm、1396nm，2214nm、1834nm、1520nm和2498nm。
3.如权利要求2所述的基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，其特征在于：所述的光源系统(5)的波长范围覆盖1000-2500nm。
4.如权利要求2所述的基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，其特征在于：所述的嵌入式系统(7)预设黑木耳蛋白质含量计算的线性方程，且具有数据存储、计算和显示功能。
5.如权利要求4所述的基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，其特征在于：所述的线性方程为Y＝89.960X1-248.482X2+269.366X3-68.022X4+200.063X5-309.675X6+87.126X7+2.028，公式中Y为黑木耳中蛋白质含量，X1～X7分别为波长1318nm、1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm所对应的黑木耳的吸光度值。
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Granted publication date: 20110202 Termination date: 20191119 |