稻米霉菌在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及稻米霉菌在线监测系统。系统包括在粮仓的上部有气体分流室，气体分流室的底部与顶空式进气管及埋没式进气管连接，在顶空式进气管和埋没式进气管的端部均设有絮状过滤物；所述气体分流室内设有数据采集装置，气体分流室的顶部通过连接管与外排气管道及内排气管道连接，外排气管道通向粮仓的外部，内排气管道通向粮仓的内部，在气体分流室与外排气管道及内排气管道之间设有风机，所述气体分流室还与洗气管道连接。所述监测方法包括采用稻米霉菌在线监测系统提取粮仓内气味信号进行提取，并对气味信号进行消噪、滤波处理，得到处理后气味信号数据；得到处理后气味信号数据带入稻米霉菌预测模型，预测稻米霉菌程度。

【技术实现步骤摘要】
稻米霉菌在线监测系统
本技术属于农产品品质分析
，具体涉及稻米霉菌在线监测系统。
技术介绍
稻谷的挥发性物质种类主要包含烷烃类、芳香烃类、醛类、酮类、醇类、酸酯类和杂环类等(张婷筠，2012)。稻谷的挥发性气味物质中，烃类的挥发性物质种类以及数量最多，其次是醛类、醇类和及酮类，而酸酯类和杂环类含量较少(林家永、高艳娜，2009)。随着储藏时间的延长，稻谷的气味也会发生改变(KaminskiTA，2013)。稻谷在霉变过程中微生物作用产生的羟基类、醛基类、硫化物等化合物，会使粮食产生霉味、酸败味、哈败味或甜味等气味(邹小波、赵杰文，2004)。因此如能利用气敏传感器对稻谷储藏过程中的气味进行识别，在储粮早期霉变阶段及时诊断出霉变程度，便可采取相应措施抑制微生物生长，可防止稻谷发展至生霉阶段。目前，国内一些大型粮仓都已经配备了电子测温系统用于储粮安全的检测，该技术不需要操作人员进仓采样就能了解粮堆内部的发热霉变情况，但是该技术对霉菌的生长和危害的反应有一定的延迟，粮堆中异常的温度变化通常伴随着严重的粮食霉变损害，其灵敏度不能满足人们对储粮安全的要求。而很多检测稻谷微生物的方法，例如DNA探针、聚合酶链式反应(PCR)、显微镜镜检、高效液相色谱法等，这些方法检测时间较长，样品前处理过程繁复，价格昂贵，很难及时反馈稻谷的陈化变质情况。因此如何实现在储藏过程中在线监测粮食中霉菌含量以监控稻谷品质的变化是当前储粮安全检测的一大难题。
技术实现思路
本技术的目的提取了霉菌气味信号特征值，采用多元线性回归方法建立了稻米霉菌的预测模型，实现了稻米霉菌的在线监测。本技术技术方案：一种稻米霉菌在线监测系统，包括粮仓，在粮仓的上部有气体分流室，气体分流室的底部与顶空式进气管及埋没式进气管连接，在顶空式进气管、内排气管道和埋没式进气管的端部均设有絮状过滤物；所述气体分流室内设有数据采集装置，气体分流室的顶部通过连接管与外排气管道及内排气管道连接，外排气管道通向粮仓的外部，内排气管道通向粮仓的内部，在气体分流室与外排气管道及内排气管道之间设有风机，所述气体分流室还与洗气管道连接。优选地，所述数据采集装置包括若干个气敏传感器及单片机，气敏传感器与单片机的输入端连接，单片机的输出端连接有多个电磁阀，所述多个电磁阀包括设于外排气管道上的第一电磁阀、内排气管道上的第二电磁阀、顶空式进气管上的第三电磁阀、洗气管道上的第四电磁阀以及埋没式进气管上的第五电磁阀，单片机的输出端还与风机连接，控制风机的启停；所述单片机还与计算机连接。进一步优选地，所述气敏传感器分别为T30/1传感器、PA/2传感器、P30/1传感器和P30/2传感器。采用所述的稻米霉菌在线监测系统进行稻米霉菌在线监测方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：1)采用稻米霉菌在线监测系统提取粮仓内气味信号进行提取，并对气味信号进行消噪、滤波处理，得到处理后气味信号数据；2)步骤1)得到处理后气味信号数据带入稻米霉菌预测模型，预测稻米霉菌程度；完成稻米霉菌的预测。5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤2)稻米霉菌预测模型建立方法步骤如下：①采用GC-MS分析稻米霉菌的典型挥发物；②通过电子鼻采集不同霉菌程度下的气味信号，筛选得到对稻米霉菌信号敏感的电子鼻探头，建立稻米霉菌的典型挥发物与电子鼻信号的模型，即稻米霉菌预测模型。进一步优选地，所述稻米霉菌的典型挥发物十五烷、十六烷和二十六烷。更进一步优选地，当传感器为电子鼻传感器时，所述稻米霉菌预测模型如下：1)检测温度为室温(20℃)时，y＝-2.98×105-2.72×106x1+2.43×106x2+1.49×106x3，R2＝0.820其中，y为霉菌浓度(cfu/g),x1为电子鼻探头T30/1响应值，x2为电子鼻探头PA/2响应值，x3为电子鼻探头P30/1响应值；其中PA/2同时与稻谷霉菌浓度、霉菌典型挥发物十六烷相对含量存在显著的相关关系，使用PA/2探头响应值与十六烷相对含量进行线性拟合，可得到如下方程：y＝-30.04+163.45x，R2＝0.782其中，y为十六烷相对含量(％)，x为电子鼻探头PA/2响应值。2)当检测温度为40℃时，所述稻米霉菌预测模型如下：y＝9.052×105-7.072×106x，R2＝0.826其中，y为霉菌浓度(cfu/g)，x为电子鼻探头P30/2响应值。所述的系统或所述的方法用于稻米或稻谷或其他谷物类粮食仓储过程中的霉菌检测。本技术有益效果如下：1、本技术应用GC-MS对稻谷霉菌挥发性气味物质进行分析，研究了稻米霉菌的典型或指纹气味物质。2、应用电子鼻检测稻谷霉菌的气味信息，确定霉菌数量与气味物质浓度的关系，实现定量分析；3、采用较少的典型的传感器，搭建了在线监测系统，成本低，效果好，快速在线监测稻米霉菌程度，便于快速推广利用。附图说明图120℃、40℃、60℃萃取，第1d气相色谱图；图220℃下不同种类物质的相对含量/％；图340℃水浴条件下不同种类物质相对含量/％；图460℃水浴条件下不同种类物质的相对含量/％；图518个传感器对稻谷挥发性物质的响应曲线；图6不同储藏天数稻谷样品的指纹图(顶空温度20℃)；图7不同储藏天数稻谷样品的指纹图(顶空温度40℃)；图8不同储藏天数稻谷样品的指纹图(顶空温度60℃)；图920℃电子鼻响应值主成分；图1040℃电子鼻响应值主成分分析分析；图1160℃电子鼻响应值主成分分析；图12：本技术霉菌信号采集系统结构图；图13：本技术控制系统结构框图。其中：第一电磁阀1，第二电磁阀2，风机3，第三电磁阀4，第四电磁阀5，洗气管道6，外排气管道7，气体分流室8，内排气管道9，数据采集装置10，过滤物11，粮仓12，埋没式进气管13，稻米14，顶空式进气管15，第五电磁阀16。具体实施方式一、采用GC-MS手段分析稻谷霉菌特征挥发性物质研究试验方法1、稻谷表面带菌量的测定方法按照国标《GB4789.15-2010食品卫生微生物检验霉菌和酵母计数》测定。2、稻谷接种亮白曲霉的方法(1)在无菌操作台上，往长好亮白曲霉的试管中加入10mL无菌水，用接种环把试管中的亮白曲霉刮下摇晃试管让其充分溶于无菌水，将溶解后的菌悬液用双层纱布过滤到250mL的锥形瓶中，得到菌悬液，使用血球计数板法测得菌悬液浓度为5.76×106cfu/mL。(2)取15个无菌的250mL锥形瓶，分别倒入130g稻谷，用无菌吸管吸取10mL步骤1中的菌悬液于锥形瓶中并摇晃均匀。(3)将步骤2中的锥形瓶塞上塞子，用七层纱布将瓶口包裹住，再包裹两层保鲜膜，然后置于30℃的恒温培养箱中，让霉菌自行生长，并将这天计为稻谷接种亮白曲霉1d。由于稻谷中含水量的变化对霉菌的生长有很大的影响，为了减少由稻谷中含水量变化照成的误差，本实验采用纱布和保鲜膜包裹处理，这样处理不仅能够保证锥形瓶的透气性还能有效的减少稻谷中水分的流失。3、基于GC-MS的稻谷挥发性物质的确定方法样品制备：称取5g稻谷放入顶空样品瓶中，橡皮塞密封，密封后置于的恒温水浴锅中，平衡60min后，再将萃取头插入顶空瓶吸附45min，于GC-MS进样口250℃下解析5min(张婷筠，20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稻米霉菌在线监测系统，包括粮仓（12），其特征在于：在粮仓（12）的上部有气体分流室（8），气体分流室（8）的底部与顶空式进气管（15）及埋没式进气管（13）连接，在顶空式进气管（15）、内排气管道（9）和埋没式进气管（13）的端部均设有絮状过滤物；所述气体分流室（8）内设有数据采集装置（10），气体分流室（8）的顶部通过连接管与外排气管道（7）及内排气管道（9）连接，外排气管道（7）通向粮仓（12）的外部，内排气管道（9）通向粮仓（12）的内部，在气体分流室（8）与外排气管道（7）及内排气管道（9）之间设有风机（3），所述气体分流室（8）还与洗气管道（6）连接。

【技术特征摘要】
1.一种稻米霉菌在线监测系统，包括粮仓（12），其特征在于：在粮仓（12）的上部有气体分流室（8），气体分流室（8）的底部与顶空式进气管（15）及埋没式进气管（13）连接，在顶空式进气管（15）、内排气管道（9）和埋没式进气管（13）的端部均设有絮状过滤物；所述气体分流室（8）内设有数据采集装置（10），气体分流室（8）的顶部通过连接管与外排气管道（7）及内排气管道（9）连接，外排气管道（7）通向粮仓（12）的外部，内排气管道（9）通向粮仓（12）的内部，在气体分流室（8）与外排气管道（7）及内排气管道（9）之间设有风机（3），所述气体分流室（8）还与洗气管道（6）连接。2.根据权利要求1所述一...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄汉英，赵思明，吴天定，蓝唐，魏一方，边子威，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42