CN111220689A - 一种移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法 - Google Patents

一种移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的装置及方法。该发明中，基于移动式检测仪，利用多点分布式采集系统，实现储藏粮食现场、在线检测与分析；具体来说，采用移动式检测仪运行至待测样品区域，设立多采样位点，由多点分布式样品采集系统采集样品，样品气进入电离系统实现电离，由移动检测仪完成信号的检测，并通过数据处理系统进行数据的处理与结果分析，无需样品前处理，单次样品完整分析时间小于1min；将这种装置与方法应用于粮食霉变过程检测与分析，具有检测速度快、高通量、方便高效等诸多优点。

Description

一种移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法
技术领域
本发明涉及一种移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的装置及方法，具体来说就是采用移动式检测仪，结合多点分布式样品采集系统，对待测样品进行实时、快速、在线检测与分析的一种装置及方法。
背景技术
谷物粮食是国人传统饮食重要的一部分，然而营养丰富的粮食容易滋长微生物导致腐败霉变，因此在粮食长期存储过程中对粮食质量的实时监控意义重大。目前我国大型粮食储藏库对粮食质量监测的手段仍然以温湿度传感器为主，这种方法反应速度慢，往往在传感器有明显信号时霉变已经严重扩散，而且缺乏对霉变情况判断的定性定量依据。粮食在霉变过程中会产生一定数量的特定挥发性有机物，以软电离源为核心的在线质谱监测技术，具有分析速度快、通用性好、灵敏度与分辨率高、定性能力强的特点，非常适合于对粮食霉变过程中产生挥发性有机物进行在线检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更快速、高效的装置及方法，基于移动式检测仪、多点分布式样品采集系统，用于粮食霉变程度快速检测与分析。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法，其特征在于：
采用移动式检测仪移运至待测样品区域，设立2个以上的分布式采样位点，由多点分布式样品采集系统采集样品，样品气进入电离系统实现电离及检测，单次样品分析时间大于1秒至小于1min；
所述多点分布式样品采集系统由N个取样管以及设置于每个取样管上的控制阀组成；各取样管能够独立工作或者2个以上同时工作，能够分布于不同的采样位点；N为大于等于2的整数；
所述电离系统用于实现待测样品的电离，由带有光窗的电离源密闭腔体及光源组成；光源发出的光照射入腔体内，于腔体上设有与取样管相连的进气口和与移动式检测仪进样口相连的样品出口；
所述移动式检测仪为可移动式在线质谱仪，能够在交流/直流供电条件下切换工作，适用于实验室分析、现场检测等各类场景；
移动式检测仪的检测信号传输至数据处理分析系统。
所述数据处理分析系统为计算机，其内置多类粮食样品不同霉变阶段谱图数据库，能够在线检测样品实现高通量快速分析；
所述移动式检测仪、多点分布式样品采集系统、电离系统及数据处理分析系统集成为一体，多点分布式样品采集系统与电离系统通过气体采样管路直接相连；
将移动式检测仪放置于待检测区域，进一步将N个取样管分布置于各采样点，通过控制阀控制采样通路，将样品收集至电离系统，在光源的作用下实现待测样品有效电离；于电离系统产生的特征离子进入移动式检测仪实现信号检测，并通过数据处理系统进行数据分析得到目标谱图；
前期工作以锥形瓶模拟粮堆，在室温下进行粮食存储过程霉变研究。根据粮食挥发性成分的显著差异，能够将粮食霉变过程划分为“安全期、霉变初期、霉变早期、霉变期”等几个阶段。通过对各类粮食构建大样本数据，建立PCA分析及预测模型，通过所得得到目标谱图，能够实现对粮食样品霉变程度进行高通量、快速鉴定与分析。
所述N个取样管分离分布范围为0～5m；
所述气体采样通路为不锈钢管路、PEEK管路，或者聚四氟乙烯管路；
所述移动式检测仪可自行移动，或置于移动监测车上运行；
所述光源设置为真空紫外灯或激光。
本发明提供的用于粮食霉变程度快速检测与分析的装置及方法，基于移动式检测仪，利用多点分布式采集系统，实现储藏粮食现场、在线检测与分析；具体来说，采用移动式检测仪运行至待测样品区域，设立多采样位点，由多点分布式样品采集系统采集样品，样品气进入电离系统实现电离，由移动检测仪完成信号的检测，并通过数据处理系统进行数据的处理与结果分析，单次样品完整分析时间小于1min。将这种装置与方法应用于粮食霉变过程检测与分析，具有检测速度快、高通量、方便高效等诸多优点，在食品安全领域现场检测与分析具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的装置结构示意图。
图2为实施例1中以锥形瓶模拟粮堆，在室温下进行大米存储过程霉变研究，第2-4天挥发性成分谱图。
图3为实施例1中以锥形瓶模拟粮堆，在室温下进行大米存储过程霉变研究，第11-13天挥发性成分谱图。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明的结构示意图。本发明的移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法，
采用移动式检测仪20移运至待测样品区域，设立2个以上的分布式采样位点，由多点分布式样品采集系统10采集样品，样品气进入电离系统30实现电离及检测，单次样品分析时间大于1秒至小于1min；
所述多点分布式样品采集系统10由N个取样管以及设置于每个取样管上的控制阀组成；各取样管能够独立工作或者2个以上同时工作，能够分布于不同的采样位点；N为大于等于2的整数；
所述电离系统30用于实现待测样品的电离，由带有光窗的电离源密闭腔体31及光源32组成；光源32发出的光照射入腔体31内，于腔体31上设有与取样管相连的进气口和与移动式检测仪进样口相连的样品出口；
所述移动式检测仪20为可移动式在线质谱仪，能够在交流/直流供电条件下切换工作，适用于实验室分析、现场检测等各类场景；
移动式检测仪20的检测信号传输至数据处理分析系统40。
所述数据处理分析系统40为计算机，其内置多类粮食样品不同霉变阶段谱图数据库，能够在线检测样品实现高通量快速分析；
所述移动式检测仪20、多点分布式样品采集系统10、电离系统30及数据处理分析系统40集成为一体，多点分布式样品采集系统10与电离系统30之间通过气体采样管路9直接相连；
将移动式检测仪20放置于待检测区域，进一步将N个取样管分布置于各采样点，通过控制阀控制采样通路，将样品收集至电离系统30，在光源32的作用下实现待测样品有效电离；于电离系统30产生的特征离子进入移动式检测仪20实现信号检测，并通过数据处理系统40进行数据分析得到目标谱图；
前期工作以锥形瓶模拟粮堆，在室温下进行粮食存储过程霉变研究。根据粮食挥发性成分的显著差异，能够将粮食霉变过程划分为“安全期、霉变初期、霉变早期、霉变期”等几个阶段。通过对各类粮食构建大样本数据，建立PCA分析及预测模型，通过所得得到目标谱图，能够实现对粮食样品霉变程度进行高通量、快速鉴定与分析。
所述N个取样管分离分布范围为0～5m；
所述气体采样通路9为不锈钢管路、PEEK管路，或者聚四氟乙烯管路；
所述移动式检测仪20可自行移动，或置于移动监测车上运行；
所述光源32设置为真空紫外灯或激光。
本发明的检测装置与方法，将移动式检测仪20放置于待检测区域，进一步将采样器(1，2，3，4，···N)分布置于各采样点，通过控制阀(11，12，13，14，···1N)控制采样通路，将样品收集至电离系统30，在光源32的作用下实现待测样品有效电离；于电离系统30产生的特征离子进入移动式检测仪20实现信号检测，并通过数据处理系统40进行数据分析得到目标谱图；
前期工作以锥形瓶模拟粮堆，在室温下进行粮食存储过程霉变研究。根据粮食挥发性成分的显著差异，能够将粮食霉变过程划分为“安全期、霉变初期、霉变早期、霉变期”等几个阶段。通过对各类粮食构建大样本数据，建立PCA分析及预测模型，通过所得得到目标谱图，能够实现对粮食样品霉变程度进行高通量、快速鉴定与分析。
实施例1
针对本发明所述的检测方法，实例工作以锥形瓶模拟粮堆，在室温下进行大米存储过程霉变研究。如图2及图3所示，处于不同霉变研究阶段的大米挥发性成分差异显著。
在后续研究及实际检测、分析工作中，基于上述不同霉变程度挥发性成分的显著差异，能够将大米霉变过程划分为“安全期、霉变初期、霉变早期、霉变期”等几个阶段。进一步，通过对各类粮食构建大样本数据，明确划分霉变阶段，建立PCA分析及预测模型，结合所得到目标谱图，能够实现对粮食样品霉变程度进行高通量、快速鉴定与分析。

Claims (7)

1.一种移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法，其特征在于：
采用移动式检测仪(20)移运至待测样品区域，设立2个以上的分布式采样位点，由多点分布式样品采集系统(10)采集样品，样品气进入电离系统(30)实现电离及检测，单次样品分析时间大于1秒至小于1min；
所述多点分布式样品采集系统(10)由N个取样管以及设置于每个取样管上的控制阀组成；各取样管能够独立工作或者2个以上同时工作，能够分布于不同的采样位点；N为大于等于2的整数；
所述电离系统(30)用于实现待测样品的电离，由带有光窗的电离源密闭腔体(31)及光源(32)组成；光源(32)发出的光照射入腔体(31)内，于腔体(31)上设有与取样管相连的进气口和与移动式检测仪进样口相连的样品出口；所述移动式检测仪(20)为可移动式在线质谱仪，能够在交流/直流供电条件下切换工作，适用于实验室分析、现场检测等各类场景；
移动式检测仪(20)的检测信号传输至数据处理分析系统(40)。
2.根据权利要求1所述移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法，其特征在于：
所述数据处理分析系统(40)为计算机，其内置多类粮食样品不同霉变阶段谱图数据库，能够在线检测样品实现高通量快速分析；
所述移动式检测仪(20)、多点分布式样品采集系统(10)、电离系统(30)及数据处理分析系统(40)集成为一体，多点分布式样品采集系统(10)与电离系统(30)之间通过气体采样管路(9)直接相连。
3.根据权利要求1所述移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法，其特征在于：
将移动式检测仪(20)放置于待检测区域，进一步将N个取样管分布置于各采样点，通过控制阀控制采样通路，将样品收集至电离系统(30)，在光源(32)的作用下实现待测样品有效电离；于电离系统(30)产生的特征离子进入移动式检测仪(20)实现信号检测，并通过数据处理系统(40)进行数据分析得到目标谱图；
前期工作以锥形瓶模拟粮堆，在室温下进行粮食存储过程霉变研究。根据粮食挥发性成分的显著差异，能够将粮食霉变过程划分为“安全期、霉变初期、霉变早期、霉变期”等几个阶段。通过对各类粮食构建大样本数据，建立PCA分析及预测模型，通过所得得到目标谱图，能够实现对粮食样品霉变程度进行高通量、快速鉴定与分析。
4.根据权利要求1所述移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法，其特征在于：
所述N个取样管分离分布范围为0～5m。
5.根据权利要求1所述移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法，其特征在于：
所述气体采样通路(9)为不锈钢管路、PEEK管路，或者聚四氟乙烯管路。
6.根据权利要求1所述移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法，其特征在于：
所述移动式检测仪(20)可自行移动，或置于移动监测车上运行。
7.根据权利要求1所述移动式多点采集快速检测粮食霉变程度的方法，其特征在于：
所述光源(32)设置为真空紫外灯或激光。
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