CN109765340A - 食用菌中二氧化硫残留量检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食物中二氧化硫检测技术领域，公开一种食用菌中二氧化硫残留量检测装置及方法，该检测装置包括：测样容器、测试箱、加热元件和二氧化硫检测装置；所述加热元件靠近所述测样容器用以对所述测样容器内的待测样品进行加热以释放残留的二氧化硫；所述测样容器通过进气管道与所述测试箱的测试腔相连通；所述二氧化硫检测装置包括：设置在所述测试腔内用于采集二氧化硫浓度数据的气体检测单元，以及与所述气体检测单元电连接的微处理单元。本发明提供的一种食用菌中二氧化硫残留量检测装置及方法，能够快速定量获取待测样品中残留的二氧化硫含量，操作简单、检测快速高效。

Description

食用菌中二氧化硫残留量检测装置及方法

技术领域

本发明涉及食物中二氧化硫的检测技术领域，特别是涉及一种食用菌中二氧化硫残留量检测装置及方法。

背景技术

银耳味甘、淡、性平、无毒，既有补脾开胃的功效，又有益气清肠、滋阴润肺的作用，既能增强人体免疫力，又可增强肿瘤患者对放、化疗的耐受力。银耳富有天然植物性胶质，是一种富含蛋白质、碳水化合物、和维生素等经济价值很高的食用菌，其加工过程中常采用硫磺熏制的方法来改善其外观色泽，导致银耳中残留硫化物等有毒物质。

二氧化硫及其衍生物对人体的各种系统、器官、组织都会产生不利的影响。二氧化硫进入呼吸道后，因其易溶于水，大部分会被阻塞在上呼吸道，在湿润的黏膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐，使刺激作用增强，损害支气管和肺，进而可以诱发各种呼吸道炎症。此外，二氧化硫及其衍生物不仅对呼吸器官有毒理作用，而且对其他多种器官(如脑、心、肝、胃、肠、脾、胸腺、肾、睾丸及骨髓细胞)均有毒理作用，尤其对心脏的损害作用日益引起广大学者的关注。二氧化硫通过血液吸收而对全身产生毒副作用，是一种全身性毒物，且是一种具有多种毒性作用的有毒化合物。因此，长期食用利用二氧化硫漂白的食品对人体有巨大的危害。于2008年公布的《食品中可能违法添加的非食用物质和易滥用的食品添加剂品种名单》中卫生部将二氧化硫列为非食用物质，禁止其在白砂糖、辣椒、蜜饯、银耳、龙眼、胡萝卜、姜等食品中使用。

目前我国食品中二氧化硫残留量的检测主要依据食品中亚硫酸盐的测定，方法有两种:一是盐酸副玫瑰苯胺比色法；二是蒸馏后用直接碘量法测定。这两种方法都需对样品进行复杂的前处理，测定时间均较长，操作难度大，需要专业技术人员用化学试剂完成，难以实现快速方便的检测。因此，如何简化现有的二氧化硫残留量的检测方法、提高检测效率及保障检测人员安全成为亟待解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是为了解决传统食用菌中二氧化硫的检测方法较复杂、操作难度大的技术问题，提供一种食用菌中二氧化硫残留量检测装置及方法。

(二)技术方案

针对现有技术中存在的技术问题，第一方面，本发明提供一种食用菌中二氧化硫残留量检测装置，该检测装置包括：测样容器、测试箱、加热元件和二氧化硫检测装置；所述加热元件靠近所述测样容器用以对所述测样容器内的待测样品进行加热以释放残留的二氧化硫；所述测样容器通过进气管道与所述测试箱的测试腔相连通；所述二氧化硫检测装置包括：设置在所述测试腔内用于采集二氧化硫浓度数据的气体检测单元，以及与所述气体检测单元电连接的微处理单元。

进一步地，所述气体检测单元包括：由多个用于检测不同气体浓度的气敏传感器组成的气敏传感器阵列，多个所述气敏传感器中至少一个为二氧化硫传感器；每个所述气敏传感器分别与所述进气管道连通，且每个所述气敏传感器分别与所述微处理单元电连接。

进一步地，所述气敏传感器阵列包括二氧化硫传感器，还包括一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、过氧化氢传感器、磷化氢传感器、乙烯传感器中的一种或多种的组合。

进一步地，所述测试箱顶部设有用于放置所述测样容器的容置槽，所述加热元件设置在所述容置槽内或者设置在测试腔内侧顶部靠近所述容置槽处，用于对所述容置槽内加热。

进一步地，所述检测装置还包括：吹扫气装置，所述吹扫气装置通过吹扫气管道与所述测样容器的进气口连通，所述测样容器的出气口通过进气通道与所述测试箱内的测试腔连通。

第二方面，本发明提供一种基于上述所述的食用菌中二氧化硫残留量检测装置的检测方法，所述检测方法包括：

将待测样品放置于测样容器中，所述测样容器放置于测试箱的容置槽内，通过加热元件对所述测样容器内的待测样品进行加热以释放残留的二氧化硫；测样容器内含有二氧化硫的气体通过进气通道进入测试箱的测试腔内，通过气体检测单元进行气体检测，并将获取的二氧化硫浓度对应的响应值传输至微处理单元中进行数据处理以获得待测样品中二氧化硫的残留量。

进一步地，所述加热温度不低于50摄氏度。

进一步地，所述气体检测单元包括：由n个用于检测不同气体浓度的气敏传感器组成的气敏传感器阵列，n个气敏传感器中至少一个为二氧化硫传感器；每个所述气敏传感器分别与所述进气管道连通，且每个所述气敏传感器分别与所述微处理单元电连接；每个气敏传感器将获取的气体浓度对应的响应值分别传输至微处理单元中；微处理单元根据每个气敏传感器输出的响应值以及对应气体的交叉干扰系数，并通过正交计算进行数据校正以获取准确的二氧化硫浓度。

进一步地，所述正交计算过程如下：

根据以下计算公式获取n个气敏传感器对应的n元一次方程组，并根据获取的n元一次方程组推导计算得出二氧化硫的浓度值；计算公式如下：

其中，Y_i为每个气敏传感器对应输出的响应值，X_i为每个气敏传感器的主测气体的待测浓度，a_i为每个气敏传感器对应气体的交叉干扰系数；i代表不同的气敏传感器。

进一步地，所述气敏传感器阵列由二氧化硫传感器、一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、过氧化氢传感器和磷化氢传感器组成。

(三)有益效果

本发明提供的一种食用菌中二氧化硫残留量检测装置及方法，利用加热元件加热待测容器中待测样品以释放残留的二氧化硫，并通过气体检测单元采集气体中二氧化硫的浓度，转化成电信号传输至微处理单元进行数据处理，即时获取样品中残留的二氧化硫含量，与传统的化学测定方法和气相色谱法相比，本发明的检测装置及方法，能够快速定量获取待测样品中残留的二氧化硫含量，操作简单、检测快速高效。

附图说明

图1为本发明食用菌中二氧化硫残留量检测装置一实施例的结构示意图。

其中：

测样容器1，测试箱2，加热元件3，气体检测单元4，微处理单元5，进气通道6，尾气排放通道7，吹扫气装置8，测试腔21，上层测试腔211，下层测试腔212。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1给出了本发明食用菌中二氧化硫残留量检测装置一实施例的结构示意图，如图1所示，该检测装置包括：测样容器1、测试箱2、加热元件3和二氧化硫检测装置。其中：

测试箱2具有测试腔21，待测气体进行测试腔21中进行检测，以降低气体检测的干扰因素。其中，测试箱2的测试腔21可以通过隔板分隔成上腔体211和下腔体212。各个检测设备安装在上腔体211内进行气体检测，通过连接各个设备以及各个管道可以铺设在下腔体212中，以合理配制空间，安装便捷。

测样容器1是一个具体内腔的壳体，用于放置待测样品(残留有二氧化硫的食用菌)，其进口端采用密封盖进行密封，待测样品由进口端放入其内，测样容器1还设有出气口，出气口通过进气通道6与测试箱2的测试腔21连通。测样容器1安装在测试箱2外，优选在测试箱2的顶部预留容置槽，测样容器1放置于测试箱2顶部的容置槽内即可进行气体的检测，操作方便快捷。在另一实施例中，测样容器1可采用本领域技术人员可知的顶空进样器，将待测样品置入顶空进样器内的密闭容器中，通过加热升温使挥发性组分从样品基体中挥发出来，从而由进气通道6进入测试箱2的测试腔21中。

加热元件3主要用于对测样容器1中的待测样品进行加热，可在短时间内充分释放待测样品中残留的二氧化硫，从而通过二氧化硫检测装置实现二氧化硫的检测。在另一优选实施例中，加热元件3设置在容置槽内或者设置在测试腔11的内侧顶部并安装在靠近容置槽的位置，对放置在容置槽内的测样容器1中的待测样品进行加热。

二氧化硫检测装置用于检测测试腔21内气体中的二氧化硫浓度，包括：气体检测单元4和微处理单元5。气体检测单元4与微处理单元5电性连接。其中：

气体检测单元4设置在测试腔21内以采集二氧化硫浓度数据，采用二氧化硫分析仪或二氧化硫传感器等，以实时快速获取气体中二氧化硫的浓度，并将二氧化硫浓度数据转化成电信号传输至微处理单元中，微处理单元根据获取的浓度数据进行分析处理，从而获得样品中释放的二氧化硫含量。

数据处理单元5可采用带可编码程序芯片的数据处理电路板，例如IC板，气体检测单元4将实时采集气体中二氧化硫的浓度并将气体浓度数据转化成电信号，传输至数据处理单元5进行滤波、放大、降噪处理，并根据预设的数学模型或计算公式进行软件程序编码分析获得待测样品中二氧化硫的含量，检测结果输出至显示装置中显示。

本发明提供的一种食用菌中二氧化硫残留量检测装置及方法，利用加热元件3加热待测容器1中待测样品以释放残留的二氧化硫，并通过气体检测单元4采集气体中二氧化硫的浓度，转化成电信号传输至微处理单元5中进行数据处理，即时获取样品中残留的二氧化硫含量，与传统的化学测定方法和气相色谱法相比，本发明的检测装置及方法，能够快速定量获取待测样品中残留的二氧化硫含量，操作简单、检测快速高效，且适用范围广，尤其适用于银耳中二氧化硫的检测。

在上述实施例的基础上，本实施例中，气体检测单元4包括：由多个用于检测不同气体浓度的气敏传感器组成的气敏传感器阵列，每个气敏传感器分别与进气管道6连通，且每个气敏传感器分别与微处理单元5电连接。其中，该气敏传感器阵列至少包括一个能够检测二氧化硫浓度的气敏传感器(例如二氧化硫传感器)。组成气敏传感器阵列的气敏传感器分别为本领域可知的用来检测某种气体浓度的传感器，本实施例优选气敏传感器阵列由二氧化硫传感器以及辅助气敏传感器组成，其中辅助气敏传感器为一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、过氧化氢传感器、磷化氢传感器、乙烯传感器中的一种或多种的组合。

在另一优选实施例中，各个气敏传感器呈圆形阵列排布，可采用并联或串联的方式彼此连接，模拟生物嗅觉的结构，采用仿生嗅觉技术来检测气体浓度，检测快速高效。气敏传感器阵列可通过载盘安装固定在测试腔21内。

本发明实施例的装置能够对气体中的二氧化硫浓度进行校正，以精确获取二氧化硫的浓度，定量获取样品中二氧化硫的残留量准确性更高。同时，多个气敏传感器组成的气敏传感器阵列，模拟生物嗅觉结构，采用仿生嗅觉技术来获取气体中二氧化硫的浓度，检测快速高效、准确性高，可以极大地提高二氧化硫含量的检测效率。

进一步地，本发明实施例的装置还包括尾气通道，尾气通道的一端与测试腔21连通，另一端与测样容器1连通。通常，气敏传感器的进口与进气管道连通，以采集流通的气体的浓度，流通的气体经过气敏传感器的出口流出，每个气敏传感器可采用并联或串联的方式彼此连接，对应地，每个气敏传感器或者最后一个气敏传感器的出口通过尾气通道与测样容器1连通，对尾气进行回收，以避免污染环境。尾气通道上可通过设置开关阀门控制尾气的排出，当进行气体浓度采集时，可关闭开关阀门。

在上述各实施例的基础上，本实施例中，本发明的检测装置还包括：吹扫气装置8，吹扫气装置8通过吹扫气管道与测样容器1的进气口连通，测样容器1的出气口通过进气通道与测试箱2内的测试腔21连通。

吹扫气装置8可采用本领域技术人员可知的吹扫装置，利用流体力学的动压补偿方式向测样容器1中吹入气体，以使测样容器1中的气体充分且快速地吹入测试腔21或气体检测单元4中，使气体检测单元4充分接触二氧化硫气体，能够快速、准确地检测样品中释放的二氧化硫浓度。通常，吹扫气管道采用塑胶软管，进气通管采用钢制、铜制等金属管。

进一步地，吹扫气管道还可与进气通道6连通，以加速进气通道内气体的流通。更进一步地，进气通道6上可以通过设置气压控制阀门来调节进气气压强度。

本发明还提供了一种食用菌中二氧化硫残留量检测方法，该检测方法是基于上述食用菌中二氧化硫残留量检测装置，该检测方法包括：将待测样品放置于测样容器1中，测样容器1放置于测试箱2的容置槽内，通过加热元件3对测样容器1内的待测样品进行加热以释放残留的二氧化硫；测样容器1内含有二氧化硫的气体通过进气通道6进入测试箱2的测试腔21内，通过气体检测单元4进行气体检测，并将获取的二氧化硫浓度对应的响应值传输至微处理单元5中进行数据处理以获得待测样品中二氧化硫的残留量。

进一步地，气体检测单元4包括：由n个用于检测不同气体浓度的气敏传感器组成的气敏传感器阵列，n个气敏传感器中至少一个为二氧化硫传感器；每个气敏传感器分别与所述进气管道连通(其中每个气敏传感器可采用并联或串联的方式彼此连接)，且每个所述气敏传感器分别与微处理单元5电连接，每个气敏传感器将获取的气体浓度对应的响应值分别传输至微处理单元5中；微处理单元5根据每个气敏传感器输出的响应值以及对应气体的交叉干扰系数，并通过正交计算进行数据校正以获取准确的二氧化硫浓度。

具体地，本发明实施例的装置采用加热元件3对待测样品进行加热，以在短时间内充分释放二氧化硫，气体检测单元4通常采用二氧化硫传感器进行二氧化硫浓度的采集，然而，温度会对二氧化硫传感器的响应信号造成一定的影响，本实施例优选不低于50摄氏度。

当温度低于50摄氏度时，二氧化硫传感器会对多种气体都有响应，会对二氧化硫浓度的检测造成一定的影响，因此，本实施例采用多种分别检测不同气体浓度的气敏传感器组成气敏传感阵列，同时检测测样容器1内气体的各种成分的浓度，微处理单元5根据每个气敏传感器检测到的气体浓度值以及对应气体的交叉干扰系数，通过正交计算进行数据校正以获取准确的二氧化硫浓度。

本发明实施例可以通过下述正交计算过程获取校正后的二氧化硫的浓度值：根据以下计算公式获取n个气敏传感器对应的n元一次方程组，并根据获取的n元一次方程组推导计算得出二氧化硫的浓度值；计算公式如下：

其中，Y_i为每个气敏传感器对应输出的响应值，X_i为每个气敏传感器的主测气体的待测浓度，a_i为每个气敏传感器的交叉干扰系数，；i代表不同的气敏传感器。

本实施例以8个不同气敏传感器为例，8个气敏传感器分别为二氧化硫传感器、一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、过氧化氢传感器、磷化氢传感器，并分别标记为气敏传感器1、气敏传感器2、气敏传感器3、气敏传感器4、气敏传感器5、气敏传感器6、气敏传感器7、气敏传感器8。其中，二氧化硫传感器的主测气体为二氧化硫，一氧化碳传感器的主测气体为一氧化碳，一氧化氮传感器的主测气体为一氧化氮，二氧化氮传感器的主测气体为二氧化氮，硫化氢传感器的主测气体为硫化氢，氨气传感器的主测气体为氨气，过氧化氢传感器的主测气体为过氧化氢，磷化氢传感器的主测气体为磷化氢。

测样容器1中，以上8个气敏传感器主测气体的待测浓度分别为X₁，X₂，X₃，X₄，X₅，X₆，X₇，X₈；在检测过程中，8个气敏传感器对应的响应值为Y₁，Y₂，Y₃，Y₄，Y₅，Y₆，Y₇，Y₈，为已知数值；8个气敏传感器交叉干扰系数在其对应气体的交叉干扰系数表中可查，气敏传感器i(i为1-8)在气体1-8中对应的交叉干扰系数分别标记为A_i，B_i，C_i，D_i，E_i，F_i，G_i，H_i，则：

气敏传感器1的响应值为：

Y₁＝A₁*X₁+B₁*X₂+C₁*X₃+D1*X₄+E₁*X₅+F₁*X₆+G₁*X₇+H₁*X₈；

对气敏传感器2的响应值为：

Y₂＝A₂*X₁+B₂*X₂+C₂*X₃+D₂*X₄+E₂*X₅+F₂*X₆+G₂*X₇+H₂*X₈；

对气敏传感器3的响应值为：

Y₃＝A₃*X₁+B₃*X₂+C₃*X₃+D₃*X₄+E₃*X₅+F₃*X₆+G₃*X₇+H₃*X₈；

对气敏传感器4的响应值为：

Y₄＝A₄*X₁+B₄*X₂+C₄*X₃+D₄*X₄+E₄*X₅+F₄*X₆+G₄*X₇+H₄*X₈；

对气敏传感器5的响应值为：

Y₅＝A₅*X₁+B₅*X₂+C₅*X₃+D₅*X₄+E₅*X₅+F₅*X₆+G₅*X₇+H₅*X₈；

对气敏传感器6的响应值为：

Y₆＝A₆*X₁+B₆*X₂+C₆*X₃+D₆*X₄+E₆*X₅+F₆*X₆+G₆*X₇+H₆*X₈；

对气敏传感器7的响应值为：

Y₇＝A₇*X₁+B₇*X₂+C₇*X₃+D₇*X₄+E₇*X₅+F₇*X₇+G₇*X₇+H₇*X₈；

对气敏传感器8的响应值为：

Y₈＝A₈*X₁+B₈*X₂+C₈*X₃+D₈*X₄+E₈*X₅+F₈*X₆+G₈*X₇+H₈*X₈。

以上8个方程式构成8元一次方程组。

其中，每个气敏传感器的响应值Y_i是可以获取的已知数值，且每个气敏传感器对应气体的交叉干扰系数A_i，B_i，C_i，D_i，E_i，F_i，G_i，H_i均可以在其对应气体的交叉干扰系数表中获取。

因此，通过以上8元一次方程组可推导计算得出二氧化硫的浓度值。

本发明实施例的检测通过正交计算对二氧化硫浓度进行校正以提高测量结果的准确性及精度。本实施例还可在测定前，预估待测样品在加热后测样容器1中对二氧化硫浓度的检测造成干扰的主要气体成分，从而选取所需要的气敏传感器。例如，本实施例主要针对银耳中残留的二氧化硫含量的检测，银耳置于测样容器1中加热后，对二氧化硫浓度的检测造成干扰的主要气体成分为二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、硫化氢、氨气、过氧化氢和磷化氢，故本发明可采用二氧化硫传感器、一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、过氧化氢传感器和磷化氢传感器组成气敏传感器阵列。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种食用菌中二氧化硫残留量检测装置，其特征在于，包括：测样容器、测试箱、加热元件和二氧化硫检测装置；

所述加热元件靠近所述测样容器用以对所述测样容器内的待测样品进行加热以释放残留的二氧化硫；

所述测样容器通过进气管道与所述测试箱的测试腔相连通；

所述二氧化硫检测装置包括：设置在所述测试腔内用于采集二氧化硫浓度数据的气体检测单元，以及与所述气体检测单元电连接的微处理单元。

2.根据权利要求1所述的食用菌中二氧化硫残留量检测装置，其特征在于，所述气体检测单元包括：由多个用于检测不同气体浓度的气敏传感器组成的气敏传感器阵列，多个所述气敏传感器中至少一个为二氧化硫传感器；每个所述气敏传感器分别与所述进气管道连通，且每个所述气敏传感器分别与所述微处理单元电连接。

3.根据权利要求2所述的食用菌中二氧化硫残留量检测装置，其特征在于，所述气敏传感器阵列包括二氧化硫传感器，还包括一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、过氧化氢传感器、磷化氢传感器、乙烯传感器中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的食用菌中二氧化硫残留量检测装置，其特征在于，所述测试箱顶部设有用于放置所述测样容器的容置槽，所述加热元件设置在所述容置槽内或者设置在测试腔内侧顶部靠近所述容置槽处，用于对所述容置槽内加热。

5.根据权利要求1所述的食用菌中二氧化硫残留量检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：吹扫气装置，所述吹扫气装置通过吹扫气管道与所述测样容器的进气口连通，所述测样容器的出气口通过进气通道与所述测试箱内的测试腔连通。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的食用菌中二氧化硫残留量检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

将待测样品放置于测样容器中，所述测样容器放置于测试箱的容置槽内，通过加热元件对所述测样容器内的待测样品进行加热以释放残留的二氧化硫；

测样容器内含有二氧化硫的气体通过进气通道进入测试箱的测试腔内，通过气体检测单元进行气体检测，并将获取的二氧化硫浓度对应的响应值传输至微处理单元中进行数据处理以获得待测样品中二氧化硫的残留量。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述加热温度不低于50摄氏度。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述气体检测单元包括：由n个用于检测不同气体浓度的气敏传感器组成的气敏传感器阵列，n个气敏传感器中至少一个为二氧化硫传感器；每个所述气敏传感器分别与所述进气管道连通，且每个所述气敏传感器分别与所述微处理单元电连接；

每个气敏传感器将获取的气体浓度对应的响应值分别传输至微处理单元中；

微处理单元根据每个气敏传感器输出的响应值以及对应气体的交叉干扰系数，并通过正交计算进行数据校正以获取准确的二氧化硫浓度。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述正交计算过程如下：

根据以下计算公式获取n个气敏传感器对应的n元一次方程组，并根据获取的n元一次方程组推导计算得出二氧化硫的浓度值；计算公式如下：

其中，Y_i为每个气敏传感器对应输出的响应值，X_i为每个气敏传感器的主测气体的待测浓度，a_i为每个气敏传感器对应气体的交叉干扰系数；i代表不同的气敏传感器。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述气敏传感器阵列由二氧化硫传感器、一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、过氧化氢传感器和磷化氢传感器组成。