[发明专利]一种基于高光谱的食源性致病菌检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及食源性致病菌检测技术，特别涉及一种基于高光谱的食源性致病菌检测系统及方法。

背景技术

食品安全一直是全球普遍关注的一个重要问题。近年来发生在美国的“李斯特氏菌食物中毒”事件、德国的“出血性大肠杆菌”事件、中国的速冻水饺“细菌超标”事件等食品污染事件，加重了人们对食品安全的忧虑。据世界卫生组织估计，全球每年有数十亿人感染上食源性疾病，食源性疾病是当代全球食品安全面临的巨大威胁。因此，如何快速而准确地检测和鉴定食源性致病菌，是有效遏制食源性疾病、确保食品安全的重要任务。

目前，食源性致病菌的检测方法有培养鉴定、酶联免疫吸附试验、多聚酶链式反应、电阻抗技术以及全自动微生物分析系统，这些方法不同程度存在耗时、程序复杂或检测成本高等问题。利用微生物的光谱特性发展起来的基于光谱的检测技术逐渐应用在微生物检测中，紫外-可见光谱是根据化合物对电磁波（200～800nm）吸收特性建立起来的分析技术，可以用于化合物的定性、定量、结构分析，但紫外-可见光谱存在谱图重叠、干扰严重的问题。近红外光谱分析作为另一种快速且非接触测量的技术，已经在食品微生物检测中得到了广泛应用，专利申请号CN200910186329.0采用近红外光谱技术构建水果糖酸度检测与分选生产线，然而，基于近红外光谱的检测技术所检测的区域通常是样品表面的某点或较小区域的近红外透射、漫反射信息，样品的不均匀性通常对测定结果造成较大影响，获取样品的空间轮廓信息是全面检测物质的基础。高光谱技术是近红外光谱技术和图像技术的完美结合，它在获得样品空间信息的同时，还为每个图像上每个像素点提供数十至数千个窄波段的光谱信息，专利申请号CN201110300820.9构建了包括光照单元、光谱信息采集单元和数据处理单元的生鲜肉水分在线检测装置。但近红外高光谱系统检测微生物细胞结构时分辨率有限，微生物一些细微分子结构上的信息、微生物形态特征和种群多样性区别无法通过高光谱实现。分子荧光光谱主要是检测物质受激发后发射出的紫外或可见荧光，容易受干扰，尚处于微生物分析的起步阶段。拉曼光谱由于其光谱对水等极性物质极其不敏感，主要应用于掺假分析、微生物与农药残留检测。为了刻画微生物的形态特征，拉曼化学成像技术孕育而生，拉曼化学成像是由数以千计的拉曼光谱重构而成，通过数据预处理，可以重构出微生物的化学成分和分子结构的拉曼图像，专利申请号CN201010571893.7采用拉曼光谱技术对食源性致病菌进行鉴别，但是拉曼化学成像存在扫描时间慢、微生物聚焦效率低，不易单独直接应用于生产线等问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于高光谱的食源性致病菌检测系统，解决了近红外高光谱系统检测微生物细胞结构时分辨率有限、拉曼化学成像进行大面积扫描成像时效率低等问题，本发明具有宏观大面积检测与微观显微鉴别一体化、使用方便和检测效率显著的优点。

本发明的目的还在于提供上述基于高光谱的食源性致病菌检测系统的检测方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于高光谱的食源性致病菌检测系统，包括面检测线、分拣线、点检测线、控制系统、支撑架和若干盛样盒；面检测线、分拣线和点检测线分别与控制系统连接并依次安装在支撑架上；

面检测线，所述面检测线包括面检测传动带、近红外高光谱系统、面检测整形系统和面检测龙门架；所述面检测整形系统放置在面检测传送带上面，用于将盛样盒调整到面检测传送带的中心；所述近红外高光谱系统通过面检测线龙门架安装在面检测传动带的中心区域上方，用于对装于盛样盒中的样品进行高光谱面扫描，并将结果传送到控制系统；

点检测线，所述点检测线包括拉曼化学成像系统、微区接近传感器、三维数控位移台、合格产品传送带、异常点检测传送带和点检测龙门架；所述拉曼化学成像系统用于对样品进行微区域拉曼成像获取，并将结果传送到控制系统；所述微区接近传感器用于检测三维数控位移台驱动拉曼化学成像系统接近盛样盒中样品表面的信号获取；所述三维数控位移台根据控制系统的指令用于驱动安装在其上的微区接近传感器和拉曼化学成像系统在异常点检测传送带上方移动，三维数控位移台安装在点检测线龙门架上；合格产品传送带用于输送合格样品；异常点检测传送带用于输送异常样品到点检测线龙门支架下进行食源性致病菌的种类判别；

分拣线，所述分拣线包括分拣传送带和分拣系统，所述分拣系统用于根据控制系统的指令将通过面检测线的样品分拣到点检测线中的合格产品传送带或异常产品传送带；