CN114813975B - 一种高效识别稻谷中储粮害虫的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效识别稻谷中储粮害虫的检测方法，该方法包括以下步骤：(1)称取已去除杂质的稻谷置于放有储粮害虫的顶空样品瓶中，于室温放置24h。(2)利用顶空自动进样单元，通过GC‑IMS对待测物中的挥发性物质进行检测与分析。(3)GC‑IMS数据统计软件采用LAV数据分析软件，进行数据提取分析，采用软件中Reporter插件进行伪彩色谱图绘制和数据降维处理，Gallery plot插件进行特征数据峰标识和强度分析，采用软件内置的IMS数据库进行物质匹配和定性分析。本发明利用GC‑IMS对不同储粮害虫为害的稻谷中的挥发性有机物质之间的差异信息进行分析，提供一种快速分析识别稻谷中储粮害虫的检测方法。

Description

一种高效识别稻谷中储粮害虫的检测方法
技术领域
本发明属于食品检测领域，具体涉及一种高效识别稻谷中储粮害虫的检测方法。
背景技术
目前，粮食安全日益受到关注，虫害造成的粮食损失仍然是粮食收货后损失的主要原因。据估计，30％的谷物损失是由储粮害虫造成的，损失金额超20亿。玉米象、谷蠹、赤拟谷盗是目前我国稻谷储藏中的主要害虫。玉米象繁殖速度快，咬食粮食造成许多碎屑残留，易引起后期虫害的发生；谷蠹耐干、耐热，会蛀空粮粒，使粮堆发热、霉变；赤拟谷盗分泌臭液污染粮食，导致粮食产生难闻的霉味，无法食用。因此，开发新型、快速、无损的储粮害虫检测方法，对于粮食储藏安全具有重要的意义。
目前，检测和定量储存谷物中害虫的传统方法包括目视检查、探针检测、核染色、Berlese漏斗法等，传统方法精确度低且耗时长，尤其是在检测多种害虫时可靠性较差。近些年来的方法主要包括近红外检测、X射线、声检测等。但近红外检测对粮食的湿度很敏感，X射线无法检测带有虫卵的粮食，声测法易受各种噪音的影响。气相离子迁移谱(gaSchromatograph-ion mobility spectrometer，GC-IMS)快速，简便，不需要复杂的前处理，且不同的储粮害虫有不同的挥发性物质，运用GC-IMS可以快速检测出粮食是否受到虫害的污染以及受到哪种虫害的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效识别稻谷中储粮害虫的检测方法，解决上述背景技术中现有技术的不足之处。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种高效识别稻谷中储粮害虫的检测方法，该方法包括以下步骤：
1)称取已经去除杂质的稻谷置于放有储粮害虫的顶空样品瓶中，密封，于室温放置24h；
2)利用顶空自动进样单元，通过GC-IMS对待测物中的挥发性物质进行检测；
3)GC-IMS数据统计软件采用LAV数据分析软件，进行数据提取分析，采用软件中Reporter插件进行伪彩色谱图绘制和数据降维处理，Gallery plot插件进行特征数据峰标识和强度分析，采用软件内置的IMS数据库进行物质匹配和定性分析。
在优选的实施方式中，所述步骤(1)中，取7g稻谷于20mL顶空萃取瓶中，所选储粮害虫均为成虫。
在优选的实施方式中，所述步骤(2)中顶空进样检测条件为：自动顶空进样孵育温度设置为60℃，孵育时间为15min，平衡转速为500rpm，进样体积为500μL，进样针温度为85℃。色谱柱类型为FS-SE-54-CB-1，柱长15m，内径为0.53mm，色谱柱温度为60℃，载气为高纯N2(纯度≥99.999％)。
在优选的实施方式中，所述步骤(2)中GC-IMS的流速程序为：0～2min流速为2.0mL·min-1，2min～10min内线性增至10mL·min-1，10min～20min内线性增至100mL·min-1，20min～25min内线性增至150mL·min-1。漂移气为高纯N2(纯度≥99.999％)，流速为150mL·min-1，IMS温度为45℃，分析时间为25min。
相比于现有的稻谷中储粮害虫检测方法存在的缺点或不足，本发明的优点在于：
本发明利用GC-IMS气相色谱-离子迁移谱，对稻谷中的储粮害虫进行检测与识别。GC-IMS具有超高灵敏度，超高分析速度，简单易操作的设备，可以在大气压下操作，几乎不需要任何样品制备步骤，可以保证挥发性物质不会因为前处理而改变。同时，通过GC分离与IMS的二次分离，可实现挥发性物质的快速准确定性。是一种准确、快速、操作简便的检测被不同储粮害虫为害稻谷中差异挥发性物质的有效手段。
附图说明
图1是实施例1与对比例1、对比例4样品的气相离子迁移谱图差异图，
图2是实施例1与对比例1、对比例4气相离子迁移谱图中选取的挥发性有机物的指纹图谱，
图3是实施例2与对比例2、对比例5样品的气相离子迁移谱图差异图，
图4是实施例2与对比例2、对比例5气相离子迁移谱图中选取的挥发性有机物的指纹图谱，
图5是实施例3与对比例3、对比例6样品的气相离子迁移谱图差异图，
图6是实施例3与对比例3、对比例6气相离子迁移谱图中选取的挥发性有机物的指纹图谱。
具体实施方式
现结合以下实施例对本发明做进一步的说明，所述实施例，只是对本发明起到解释与说明的作用，并不能限定本发明。凡是在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
1、原料选取
选用已经去除杂质的稻谷与5头玉米象成虫装入20ml顶空样品瓶中，密封，于室温放置24h；
2、利用顶空自动进样单元，通过GC-IMS对待测物中的挥发性物质进行检测。顶空进样检测条件为：自动顶空进样孵育温度设置为60℃，孵育时间为15min，平衡转速为500rpm，进样体积为500μL，进样针温度为85℃。色谱柱为FS-SE-54-CB-1，柱长15m，内径为0.53mm，色谱柱温度为60℃，载气为高纯N2(纯度≥99.999％)。GC-IMS的流速程序为：0～2min流速为2.0mL·min-1，2min～10min内线性增至10mL·min-1，10min～20min内线性增至100mL·min-1，20min～25min内线性增至150mL·min-1。漂移气为高纯N2(纯度≥99.999％)，流速为150mL·min-1，IMS温度为45℃，分析时间为25min。
3、GC-IMS数据统计软件采用LAV数据分析软件，进行数据提取分析，采用软件中Reporter插件进行伪彩色谱图绘制和数据降维处理，Gallery plot插件进行特征数据峰标识和强度分析，采用软件内置的IMS数据库进行物质匹配和定性分析。
实施例2
该实施例与上述实施例1基本相同，差别之处在于：
在步骤(1)中，向装有7g稻谷的顶空样品瓶中加入20头玉米象。
实施例3
该实施例与上述实施例1基本相同，差别之处在于：
在步骤(1)中，向装有7g稻谷的顶空样品瓶中加入40头玉米象。
对比例1：对比例1与实施例1的差别之处在于将玉米象更换为谷蠹。
对比例2：对比例2与实施例2的差别之处在于将玉米象更换为谷蠹。
对比例3：对比例3与实施例3的差别之处在于将玉米象更换为谷蠹。
对比例4：对比例4与实施例1的差别之处在于将玉米象更换为赤拟谷盗。
对比例5：对比例5与实施例2的差别之处在于将玉米象更换为赤拟谷盗。
对比例6：对比例6与实施例3的差别之处在于将玉米象更换为赤拟谷盗。
为突出不同储粮害虫侵害下稻谷气味图谱的变化，采用差异对比模式进行图形可视化及降维处理，差异对比图如图1所示。S-2代表5头玉米象，T-2代表5头谷蠹，R-2代表5头赤拟谷盗。通过差异对比图可观察到不同储粮害虫侵害的稻谷的挥发性物质有差异，但总体来看三组GC-IMS信号谱图相似，需要进一步提取特征峰值信号。图2是利用LAV风味分析软件检测玉米象、谷蠹、赤拟谷盗的气相离子迁移谱图中选取的挥发性有机物的指纹图谱。独立像素图片表示GC-IMS特征吸收峰，红色越深表示信号强度越高，蓝色越深表示信号强度越低，背景设为黑色。图中每一列代表同一挥发性有机物在不同样品中的信号峰，从图中可以看出每种样品的完整挥发物信息以及样品之间挥发性有机物的差异。
表1是实施例1玉米象与对比例1谷蠹、对比例4赤拟谷盗的挥发性差异物质，利用GC×IMS Library Search软件对检测到的差异性物质进行定性分析的信息，包括名称、CAS号、保留指数、保留时间、离子迁移时间和不同样品的峰值强度。各物质的峰值强度不同，代表该物质在不同样品间存在差异。
表1
图3是样品的气相离子迁移谱图差异图。S-2代表20头玉米象，T-2代表20头谷蠹，R-2代表20头赤拟谷盗。图4利用LAV风味分析软件检测玉米象、谷蠹、赤拟谷盗的气相离子迁移谱图中选取的挥发性有机物的指纹图谱。图中每一列代表同一挥发性有机物在不同样品中的信号峰，从图中可以看出每种样品的完整挥发物信息以及样品之间挥发性有机物的差异。
表2是实施例2玉米象与对比例2谷蠹、对比例5赤拟谷盗的挥发性差异物质，利用GC×IMS Library Search软件对检测到的差异性物质进行定性分析的信息，包括名称、CAS号、保留指数、保留时间、离子迁移时间和不同样品的峰值强度。各物质的峰值强度不同，代表该物质在不同样品间存在差异。
表2
图5是样品的气相离子迁移谱图差异图。S-3代表40头玉米象，T-3代表40头谷蠹，R-3代表400头赤拟谷盗。图6利用LAV风味分析软件检测玉米象、谷蠹、赤拟谷盗的气相离子迁移谱图中选取的挥发性有机物的指纹图谱。图中每一列代表同一挥发性有机物在不同样品中的信号峰，从图中可以看出每种样品的完整挥发物信息以及样品之间挥发性有机物的差异。
表3是实施例3玉米象与对比例3谷蠹、对比例6赤拟谷盗的挥发性差异物质，利用GC×IMS Library Search软件对检测到的差异性物质进行定性分析的信息，包括名称、CAS号、保留指数、保留时间、离子迁移时间和不同样品的峰值强度。各物质的峰值强度不同，代表该物质在不同样品间存在差异。
表3

Claims (2)

1.一种高效识别稻谷中储粮害虫的检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)称取已去除杂质的稻谷置于放有储粮害虫的顶空样品瓶中，密封，于室温放置24h；
2)利用顶空自动进样单元，通过GC-IMS对待测物中的挥发性物质进行检测；
3)GC-IMS数据统计软件采用LAV数据分析软件，进行数据提取分析，采用软件中Reporter插件进行伪彩色谱图绘制和数据降维处理，Galleryplot插件进行特征数据峰标识和强度分析，采用软件内置的IMS数据库进行物质匹配和定性分析；
所述储粮害虫为玉米象、谷蠹、赤拟谷盗；
在步骤(2)中顶空进样检测条件为：自动顶空进样孵育温度设置为60℃，孵育时间为15min，平衡转速为500rpm，进样体积为500μL，进样针温度为85℃，色谱柱类型为FS-SE-54-CB-1，柱长15m，内径为0.53mm，色谱柱温度为60℃，载气为高纯N2，高纯N2的纯度不小于99.999％，
在步骤(2)中GC-IMS的流速程序为：0～2min流速为2.0mL·min-1，2min～10min内线性增至10mL·min-1，10min～20min内线性增至100mL·min-1，20min～25min内线性增至150mL·min-1，漂移气为高纯N2，高纯N2的纯度不小于99.999％，流速为150mL·min-1，IMS温度为45℃，分析时间为25min。
2.如权利要求1所述的高效识别稻谷中储粮害虫的检测方法，其特征在于，在步骤(1)中，取7g稻谷于20mL顶空萃取瓶中，所选储粮害虫均为成虫。
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