CN106442500A - 一种原奶细菌浓度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原奶细菌浓度检测方法，涉及食品检测技术领域。基于色差法，将外部检测装置集于一体，其中包括恒温模块、样品池、光源组、滤光片等，将待检测牛奶放入样品池中，利用滤光片使得照明光均匀照射在待检测样品上。将手机等智能终端插入外部检测装置，对样品进行实时拍摄。利用编写的手机应用软件对拍摄图片进行颜色分析，即可检测出牛奶中细菌含量。因此本发明可在手机等智能终端上实现牛奶细菌实时测试功能，采用色差法对样品进行测试，摆脱了冗长繁复的细菌培养过程，而且可以避免荧光检测中的非特异性误差，测量时间短，操作方便，测量精度高，系统价格低廉，适用于大众对牛奶新鲜度检测，具有广阔的应用前景。

Description

一种原奶细菌浓度检测方法

技术领域

本发明涉及食品检测技术领域，特别涉及一种原奶细菌浓度检测方法。

背景技术

随着生活水平的提高，牛奶在人们饮食中的摄入量日益增加。牛奶营养价值高，几乎含有人体活动所需的所有含营养成分，因而牛奶消耗量逐年递增。然而牛奶也有其致命的缺点，如容易腐败、变质。近些年来国内外发生了多起牛奶中毒事件，因此对牛奶的检测极为重要。

牛奶细菌浓度严重超标是引起奶制品中毒的一个重要原因，因此原奶的细菌浓度检测对奶制品安全生产具有重要意义。目前，应用于牛奶细菌浓度测量的方法主要有两大类，第一类是需要培养基的方法，包括标准平板计数法，PetrifilmTM系统，疏水网格滤膜技术，Redigel系统，自动菌落计数，电导分析与阻抗分析，这类方法通过培养基对样品进行培养来得到细菌浓度，一般要48小时出结果，并且操作复杂，不适合现场实时检测的要求；第二类直接计数法，包括直接涂片计数法，血球计数器，直接表面荧光滤膜技术，流式细胞计数；直接计数法虽检测时间可以大为缩短，但其操作依旧过于复杂，需要经过专门培训的人员才能操作，不利于技术推广。

发明内容

本发明实施例提供了一种原奶细菌浓度检测方法，用以解决现有技术中存在的问题。

一种原奶细菌浓度检测方法，包括：

将带有拍照功能的移动设备插入外部检测装置中，所述外部检测装置中具有样品池，所述样品池中盛放有待检测原奶和检测试剂的混合物，所述移动设备按照预定的时间间隔采集所述样品池中待检测原奶和检测试剂混合物的图像；

所述移动设备对采集的图像进行去噪处理，然后统计图像中的RGB三原色数据，根据所述三原色数据以及预先确定的颜色-浓度对应关系确定所述待检测原奶中的细菌浓度；

其中，所述颜色-浓度对应关系由以下方法获得：

将原奶样品和检测试剂的混合物分为两份，一份置于标准平板计数器中进行细菌计数，另一份置于所述外部检测装置的样品池中，使用显微镜结合标准CCD或CMOS摄像机实时跟踪采集所述混合物的图像，由所述移动设备对采集的图像进行去噪处理，并统计图像中的RGB三原色数据，结合所述标准平板计数器统计的计数结果确定所述颜色-浓度对应关系。

优选地，在确定所述待检测原奶中的细菌浓度后，所述方法还包括：

所述移动设备将采集的图像以及和图像对应的细菌浓度数据上传至网络，实现数据共享。

优选地，步骤统计图像中的RGB三原色数据，结合所述标准平板计数器统计的计数结果确定所述颜色-浓度对应关系具体包括：

原奶样品的颜色由RGB颜色值表示，原奶样品在加入检测试剂之前的RGB三原色数据表示为RGB_s＝(R_s,G_s,B_s)，加入检测试剂后混合均匀的原奶样品混合物的RGB三原色数据表示为RGB_t＝(R_t,G_t,B_t)，则加入检测试剂前后的色差为δRGB_t-s＝(δR_t-s,δG_t-s,δB_t-s)，其中

所述标准平板计数器统计的细菌浓度为n，则与加入检测试剂前后色差的关系为：

n＝f(δR_t-s,δG_t-s,δB_t-s)

令RGB_s和RGB_t之间的颜色空间距离为：

则

n＝f(δM_t-s)

加入检测试剂预定时间后的RGB三原色数据表示为RGB_t1＝(R_t1,G_t1,B_t1)，则加入检测试剂预定时间后的色差为δRGB_t1-t＝(δR_t1-t,δG_t1-t,δB_t1-t)，其中

令RGB_t1和RGB_t之间的颜色空间距离为

则

n＝f(δM_t1-t)

考虑到光强等系统不稳定性引起的误差，采用白色标准白板和蓝色标准白板进行误差补偿，白色标准白板的RGB三原色数据表示为RGB_w＝(R_w,G_w,B_w)，蓝色标准白板的RGB三原色数据表示为RGB_b＝(R_b,G_b,B_b)，原奶样品加入检测试剂之前的白色标准白板RGB三原色数据表示为RGB′_w＝(R′_w,G′_w,B′_w)；

经过白色标准白板补偿的未加检测试剂的原奶样品RGB三原色数据表示为RGB′_s＝(R′_s,G′_s,B′_s)，其中

原奶样品加入检测试剂后的蓝色标准白板RGB三原色数据表示为RGB′_b＝(R′_b,G′_b,B′_b)；加入检测试剂预定时间后的蓝色标准白板RGB三原色数据表示为RGB″_b＝(R″_b,G″_b,B″_b)，经过蓝色标准白板补偿加入检测试剂后混合物的RGB三原色数据表示为RGB′_t＝(R′_t,G′_t,B′_t)，其中

经过蓝色标准白板补偿的加入检测试剂预定时间后的混合物的RGB三原色数据表示为

则加入检测试剂预定时间后的色差为δRGB′_t1-t＝(δR′_t1-t,δG′_t1-t,δB′_t1-t)，其中

令RGB′_t1和RGB′_t之间的颜色空间距离为

则

n＝f(δM′_t1-t)

经过白色标准白板和蓝色标准白板补偿后的加入刃天青前后色差为RGB′_t-s＝(R′_t-s,G′_t-s,B′_t-s)，其中

令RGB′_t和RGB′_s之间的颜色空间距离为

则

n＝f(δM′_t-s)

根据以上确定的多组颜色空间距离和细菌浓度拟合得到所述颜色-浓度对应关系f()。

本发明实施例中指示剂以刃天青为例，将其加入到正常原奶样品中呈青蓝色或微带蓝紫色，如果原奶样品中含有细菌并生长繁殖时，其繁殖过程中产生的还原酶能使刃天青还原，并产生颜色改变。根据颜色从青蓝-红紫-粉红-白色的变化情况，通过色差法就可以判定牛奶中细菌的含量。基于上述色差法，将外部检测装置集于一体，其中包括恒温模块、样品池、光源组、滤光片等，将待检测牛奶放入样品池中，利用滤光片使得照明光均匀照射在待检测样品上。将手机等智能终端插入外部检测装置，对样品进行实时拍摄，系统设定拍摄时间为一分钟。利用编写的手机应用软件对拍摄图片进行颜色分析，即可检测出牛奶中细菌含量。因此本发明可在手机等智能终端上实现牛奶细菌实时测试功能，采用色差法对样品进行测试，摆脱了冗长繁复的细菌培养过程，而且可以避免荧光检测中的非特异性误差，测量时间短，操作方便，测量精度高，系统价格低廉，适用于大众对牛奶新鲜度检测，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种原奶细菌浓度检测方法的步骤流程图；

图2为图1中使用的外部检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1和图2，本发明实施例提供了一种原奶细菌浓度检测方法，该方法包括：

步骤100，将带有拍照功能的移动设备500插入外部检测装置600中，所述外部检测装置600具有恒温模块610，所述恒温模块610上方具有样品池620，所述样品池620中盛放有待检测原奶和检测试剂的混合物，所述样品池620一侧还设置有滤光片630和光源组640，所述滤光片630位于所述样品池620和光源组640之间，所述光源组640发出的光经所述滤光片630过滤后均匀照射在所述样品池620上，所述移动设备500的摄像头位于所述样品池620正上方，所述移动设备500按照预定的时间间隔采集所述样品池620中待检测原奶和检测试剂混合物的图像；

步骤200，所述移动设备500对采集的图像进行去噪处理，然后统计图像中的RGB三原色数据，根据所述三原色数据以及预先确定的颜色-浓度对应关系确定所述待检测原奶中的细菌浓度。

步骤300，所述移动设备500将采集的图像以及和图像对应的细菌浓度数据上传至网络，实现数据共享。

其中，步骤200中所述预先确定的颜色-浓度对应关系由以下方法获得：

以所述检测试剂为刃天青为例，将原奶样品和刃天青的混合物分为两份，一份置于标准平板计数器中进行细菌计数，另一份置于所述外部检测装置600的样品池620中，使用显微镜结合标准CCD或CMOS摄像机实时跟踪采集所述混合物的图像，由所述移动设备500对采集的图像进行去噪处理，并统计图像中的RGB三原色数据，结合所述标准平板计数器统计的计数结果确定所述颜色-浓度对应关系，具体包括以下步骤：

步骤400，原奶样品的颜色由RGB颜色值表示，原奶样品在加入刃天青之前的RGB三原色数据表示为RGB_s＝(R_s,G_s,B_s)，加入刃天青后混合均匀的原奶样品混合物的RGB三原色数据表示为RGB_t＝(R_t,G_t,B_t)，则加入刃天青前后的色差为δRGB_t-s＝(δR_t-s,δG_t-s,δB_t-s)，其中

步骤410，所述标准平板计数器统计的细菌浓度为n，则与加入刃天青前后色差的关系为：

n＝f(δR_t-s,δG_t-s,δB_t-s)

令RGB_s和RGB_t之间的颜色空间距离为：

则

n＝f(δM_t-s)。

步骤420，加入刃天青预定时间，例如一分钟后的RGB三原色数据表示为RGB_t1＝(R_t1,G_t1,B_t1)，则加入刃天青预定时间后的色差为δRGB_t1-t＝(δR_t1-t,δG_t1-t,δB_t1-t)，其中

令RGB_t1和RGB_t之间的颜色空间距离为

则

n＝f(δM_t1-t)

步骤430，考虑到光强等系统不稳定性引起的误差，采用白色标准白板(R＝255，G＝255，B＝255)和蓝色标准白板(R＝0，G＝0，B＝255)进行误差补偿。白色标准白板的RGB三原色数据表示为RGB_w＝(R_w,G_w,B_w)，蓝色标准白板的RGB三原色数据表示为RGB_b＝(R_b,G_b,B_b)。原奶样品加入刃天青之前的白色标准白板RGB三原色数据表示为RGB′_w＝(R′_w,G′_w,B′_w)。

经过白色标准白板补偿的未加刃天青的原奶样品RGB三原色数据表示为RGB′_s＝(R′_s,G′_s,B′_s)，其中

原奶样品加入刃天青后的蓝色标准白板RGB三原色数据表示为RGB′_b＝(R′_b,G′_b,B′_b)；加入刃天青预定时间后的蓝色标准白板RGB三原色数据表示为RGB″_b＝(R″_b,G″_b,B″_b)。经过蓝色标准白板补偿加入刃天青后混合物的RGB三原色数据表示为RGB′_t＝(R′_t,G′_t,B′_t)，其中

经过蓝色标准白板补偿的加入刃天青预定时间后的混合物的RGB三原色数据表示为

则加入刃天青预定时间后的色差为δRGB′_t1-t＝(δR′_t1-t,δG′_t1-t,δB′_t1-t)，其中

令RGB′_t1和RGB′_t之间的颜色空间距离为

则

n＝f(δM′_t1-t)

则经过白色标准白板和蓝色标准白板补偿后的加入刃天青前后色差为

RGB′_t-s＝(R′_t-s,G′_t-s,B′_t-s)，其中

令RGB′_t和RGB′_s之间的颜色空间距离为

则

n＝f(δM′_t-s)。

步骤440，根据以上确定的多组颜色空间距离和细菌浓度拟合得到所述颜色-浓度对应关系f()。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种原奶细菌浓度检测方法，其特征在于，包括：

将带有拍照功能的移动设备插入外部检测装置中，所述外部检测装置中具有样品池，所述样品池中盛放有待检测原奶和检测试剂的混合物，所述移动设备按照预定的时间间隔采集所述样品池中待检测原奶和检测试剂混合物的图像；

所述移动设备对采集的图像进行去噪处理，然后统计图像中的RGB三原色数据，根据所述三原色数据以及预先确定的颜色-浓度对应关系确定所述待检测原奶中的细菌浓度；

其中，所述颜色-浓度对应关系由以下方法获得：

将原奶样品和检测试剂的混合物分为两份，一份置于标准平板计数器中进行细菌计数，另一份置于所述外部检测装置的样品池中，使用显微镜结合标准CCD或CMOS摄像机实时跟踪采集所述混合物的图像，由所述移动设备对采集的图像进行去噪处理，并统计图像中的RGB三原色数据，结合所述标准平板计数器统计的计数结果确定所述颜色-浓度对应关系。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述待检测原奶中的细菌浓度后，所述方法还包括：

所述移动设备将采集的图像以及和图像对应的细菌浓度数据上传至网络，实现数据共享。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤统计图像中的RGB三原色数据，结合所述标准平板计数器统计的计数结果确定所述颜色-浓度对应关系具体包括：

原奶样品的颜色由RGB颜色值表示，原奶样品在加入检测试剂之前的RGB三原色数据表示为RGB_s＝(R_s,G_s,B_s)，加入检测试剂后混合均匀的原奶样品混合物的RGB三原色数据表示为RGB_t＝(R_t,G_t,B_t)，则加入检测试剂前后的色差为δRGB_t-s＝(δR_t-s,δG_t-s,δB_t-s)，其中

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\δ}{R}_{t-s}=R_t-R_s\\ {\mathrm{\δG}}_{t-s}=G_t-G_s\\ {\mathrm{\δB}}_{t-s}=B_t-B_s\end{array}\right.$

所述标准平板计数器统计的细菌浓度为n，则与加入检测试剂前后色差的关系为：

n＝f(δR_t-s,δG_t-s,δB_t-s)

令RGB_s和RGB_t之间的颜色空间距离为：

${\mathrm{\δM}}_{t-s}=\sqrt{{{\mathrm{\δR}}^2}_{t-s},{{\mathrm{\δG}}^2}_{t-s},{{\mathrm{\δB}}^2}_{t-s}}$

则

n＝f(δM_t-s)

加入检测试剂预定时间后的RGB三原色数据表示为RGB_t1＝(R_t1,G_t1,B_t1)，则加入检测试剂预定时间后的色差为δRGB_t1-t＝(δR_t1-t,δG_t1-t,δB_t1-t)，其中

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\δ}{R}_{t1-t}=R_{t1}-R_t\\ {\mathrm{\δG}}_{t1-t}=G_{t1}-G_t\\ {\mathrm{\δB}}_{t1-t}=B_{t1}-B_t\end{array}\right.$

令RGB_t1和RGB_t之间的颜色空间距离为

${\mathrm{\δM}}_{t1-t}=\sqrt{{{\mathrm{\δR}}^2}_{t1-t},{{\mathrm{\δG}}^2}_{t1-t},{{\mathrm{\δB}}^2}_{t1-t}}$

则

n＝f(δM_t1-t)

考虑到光强等系统不稳定性引起的误差，采用白色标准白板和蓝色标准白板进行误差补偿，白色标准白板的RGB三原色数据表示为RGB_w＝(R_w,G_w,B_w)，蓝色标准白板的RGB三原色数据表示为RGB_b＝(R_b,G_b,B_b)，原奶样品加入检测试剂之前的白色标准白板RGB三原色数据表示为RGB′_w＝(R′_w,G′_w,B′_w)；

经过白色标准白板补偿的未加检测试剂的原奶样品RGB三原色数据表示为RGB′_s＝(R′_s,G′_s,B′_s)，其中

$\left\{\begin{array}{c}{R}_s^{\′}=R_s-(R_w^{\′}-R_w)\\ G_s^{\′}=G_s-(G_w^{\′}-G_w)\\ B_s^{\′}=B_s-(B_w^{\′}-B_w)\end{array}\right.$

原奶样品加入检测试剂后的蓝色标准白板RGB三原色数据表示为RGB′_b＝(R′_b,G′_b,B′_b)；加入检测试剂预定时间后的蓝色标准白板RGB三原色数据表示为RGB″_b＝(R″_b,G″_b,B″_b)，经过蓝色标准白板补偿加入检测试剂后混合物的RGB三原色数据表示为RGB′_t＝(R′_t,G′_t,B′_t)，其中

$\left\{\begin{array}{c}{R}_t^{\′}=R_t-(R_b^{\′}-R_b)\\ G_t^{\′}=G_t-(G_b^{\′}-G_b)\\ B_t^{\′}=B_t-(B_b^{\′}-B_b)\end{array}\right.$

经过蓝色标准白板补偿的加入检测试剂预定时间后的混合物的RGB三原色数据表示为

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{t1}^{\′}=R_{t1}-(R_b^{\′\′}-R_b)\\ G_{t1}^{\′}=G_{t1}-(G_b^{\′\′}-G_b)\\ B_{t1}^{\′}=B_{t1}-(B_b^{\′\′}-B_b)\end{array}\right.$

则加入检测试剂预定时间后的色差为δRGB′_t1-t＝(δR′_t1-t,δG′_t1-t,δB′_t1-t)，其中

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\δR}}_{t1-t}^{\′}=R_{t1}^{\′}-R_t^{\′}\\ {\mathrm{\δG}}_{t1-t}^{\′}=G_{t1}^{\′}-G_t^{\′}\\ {\mathrm{\δB}}_{t1-t}^{\′}=B_{t1}^{\′}-B_t^{\′}\end{array}\right.$

令RGB′_t1和RGB′_t之间的颜色空间距离为

${\mathrm{\δM}}_{t1-t}^{\′}=\sqrt{{\mathrm{\δR}}_{t1-t}^{\′2},{\mathrm{\δG}}_{t1-t}^{\′2},{\mathrm{\δB}}_{t1-t}^{\′2}}$

则

n＝f(δM′_t1-t)

经过白色标准白板和蓝色标准白板补偿后的加入刃天青前后色差为RGB′_t-s＝(R′_t-s,G′_t-s,B′_t-s)，其中

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\δR}}_{t-s}^{\′}=R_t^{\′}-R_s^{\′}\\ {\mathrm{\δG}}_{t-s}^{\′}=G_t^{\′}-G_s^{\′}\\ {\mathrm{\δB}}_{t-s}^{\′}=B_t^{\′}-B_s^{\′}\end{array}\right.$

令RGB′_t和RGB′_s之间的颜色空间距离为

${\mathrm{\δM}}_{t-s}^{\′}=\sqrt{{\mathrm{\δR}}_{t-s}^{\′2},{\mathrm{\δG}}_{t-s}^{\′2},{\mathrm{\δB}}_{t-s}^{\′2}}$

则

n＝f(δM′_t-s)

根据以上确定的多组颜色空间距离和细菌浓度拟合得到所述颜色-浓度对应关系f()。