一種氣味傳感器檢測水果采后病害的方法技術

本發明專利技術公開了一種水果采后病害快速無損檢測方法，屬于農產品采后質量控制領域。該技術將選定的金屬氧化物氣味傳感器獲取水果采后的氣味響應信號，代入構建的判別模型中，可以得到水果是否感染病原微生物以及感染的種類信息。本方法能夠快速和非破壞檢測水果采后是否感染病害以及病害的類型，操作簡單，快速準確，減少人工檢測的費用，降低水果采后貯藏的損失，可以用于水果采后的流通、貯藏和銷售過程中的檢測和監測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是，屬于農產品采后品質檢測和控制的

技術介紹
·世界水果種類繁多，主要有葡萄、蘋果、梨、桃、李、草莓、杏、柿子、櫻桃、獼猴桃、柑桔、香蕉、菠蘿和無花果等。我國是世界水果生產大國，如蘋果、梨、桃、李和柿子的產量均為世界之首。水果采后在采摘、運銷、以及貯藏過程中因腐爛所造成的損失是巨大的。據資料報道，發達國家的果蔬采后因腐爛而造成的損失也在15 24%左右，發展中國家由于缺乏冷藏設備和衛生條件較差，果蔬采后的損失高達50%。腐爛主要歸因于病原微生物的致病作用。由于水果產品組織柔嫩多汁并富含糖分，在采摘、運輸、銷售、貯藏環節中容易損傷和變質。病原微生物多從寄生性較低的傷口或死組織入侵，這些病原微生物主要有灰葡萄飽(Botrytis cinerea)、葡枝根霉(Rhizopus stolonnifer)、青霉屬(Penicilliums spp.)、毛霉屬(Mueorspp.)、鏈格抱(Alternaria spp·)、曲霉(Aspergillus spp.)和軟腐細菌(Erwinia sp.)等等。這些病菌共同的特點是生長繁殖迅速，可侵染水果器官使之迅速腐爛變質。傳統檢驗病原體方法主要依靠具體微生物學和生物化學技術，如利用培養基方法根據菌落特性和生化反應特點進行檢測，這些方法都能定量或定性分析病原體，但費時、費用大，且需要專業技術人員。受感染水果發病呈現較明顯癥狀，水果損失已經比較嚴重，而且進入包裝中就會感染臨近果實從而導致嚴重的經濟損失。因此，探討快速、精確、無損的水果病害早期檢測方法具有十分重要的意義和應用價值。
技術實現思路
技術問題針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種水果采后病害的無損檢測方法，利用氣體傳感器獲得采后水果的氣味信息判斷水果是否感染病原微生物及感染的種類，可以進行非破壞性的檢測，減少經濟損失。技術方案一種水果采后病害的無損檢測方法(技術路線見圖I)，是利用氣味傳感器檢測水果感染不同病原微生物后散發的氣味來確定水果是否感染病害及感染病害的種類，其特征在于它的檢測步驟如下，I)將水果樣品表面去雜、洗凈，用75%酒精浸泡30s，待酒精揮發完全后進行接種處理，所有樣品分為兩組，一組用于氣味傳感器獲取水果氣味信息，一組用于氣相質譜聯用儀器測定水果氣味的化學組成和相對含量，其中，水果樣品分別接種該類水果采后易感染的病源微生物，模擬水果采后病原微生物感染，接種每一類病原微生物的水果樣品和代表未感染病害水果樣品數量均為50-80個；2)將水果樣品進行貯藏，間隔相同時間采用氣味傳感器和氣相質譜聯用儀器測試水果的氣味，其中氣味傳感器測試時，將水果樣品置于密閉容器中，當頂空氣體達到飽和時，氣味傳感器獲取氣味的響應信號，并進行分析處理，同時，利用氣相質譜聯用儀器檢測分析氣味的化學組成和相對含量；3)氣體傳感器和氣相質譜聯用儀檢測結束后，計算腐爛指數，腐爛指數大于0，則表明水果已經感染病原微生物，其中，按果實腐爛面積大小將果實劃分為3級0級，無腐爛；1級，果面有I 3個黃褐色病斑，且病變組織面積不超過果實總表面積的25% ；2級，果實表面出現菌絲，或病變組織面積達到果實總表面積的25%以上，按下式計算腐爛指數腐爛指數=Σ Χ100% ；4)分析氣相質譜聯用儀器的數據，根據氣體成分的組成和含量的差異程度，確定水果氣味差異最大的貯藏時間，同時對獲取的氣味傳感器響應數據分別按照貯藏時間和感染病原微生物種類進行主成分分析，綜合氣相質譜聯用儀器信息和氣味傳感器信息，根據同時實現盡早判斷水果感染病害和易于區分感染病原微生物種類的原則，確定較佳的測試時間，結合傳感器響應值的方差顯著性分析結果確定較佳的氣味傳感器組合；·5)在選定的傳感器組合基礎上，建立如下基于馬氏距離的Fisher線性判別分析模型，y0 = b0+a10 X S^a20 X S2+a30 X S3+- +an0 X snY1 = b1+a11 X S^a21 X S2+a31 X S3+··· +anl X Sny2 = b2+a12XS1+a22XS2+a32XS3+...+an2XSn......yk = bk+alk X S^a2k X S2+a3k X S3+- ·· +Bnk X Sn (I)上式中，S是氣味傳感器的響應值，是根據傳感器接觸到樣品揮發物后的電阻量G與傳感器在經過標準活性碳過濾氣體的電阻量Gtl的比值GAV下標為傳感器對應編號，取值從1、2、3......n ;b和a分別為判別式的常數項和自變量系數，y的下標代表感染病原微生物的類型，其中O代表沒有感染病原微生物；6)將未知水果樣品放入封閉容器，采用氣味傳感器獲取響應值，代入式(I)中，比較所有I值，y值最大的組其下標代表該水果感染的病原微生物類型。有益效果本專利技術利用氣味傳感器獲得水果采后的氣味信息，能夠不破壞水果完整性的情況下，通過水果散發出的氣味信息，判斷出采后水果是否已經感染病原微生物以及感染的種類，能夠提前快速獲得水果采后的質量信息，對采后水果病害情況進行及時預警，為操作者進一步處理提供有效信息，避免嚴重的經濟損失。相對于傳統的微生物培養檢測等方法，不僅節省時間，而且避免了化學試劑的使用。技術和方法新穎，研究成果不僅可以用于實驗室的快速分析和檢測，而且可以通過開發在線檢測設備和便攜式儀器，用于水果采后加工、貯藏和銷售等各個環節。四附圖說明圖I :技術路線圖2 :腐爛指數；圖3 :不同處理組草莓果實響應值PCA分析圖，其中(a)對照組草莓響應信號的主成分分析圖，(b)接種灰霉病草莓響應信號的主成分分析圖，(c)接種擴展青霉草莓響應信號的主成分分析圖，(d)接種根霉草莓響應信號的主成分分析圖；圖4 :不同處理草莓傳感器響應值PCA分析結果，其中(a)第O天不同處理組響應信號的主成分分析圖，(b)第2天不同處理組響應信號的主成分分析圖五具體實施例方式—種氣味傳感器檢測水果病害的方法，以草莓為例，具體實施方式如下I.試驗材料實驗所用草莓品種為“紅顏”。2012年4月14日采摘于南京江心洲草莓園，選擇色澤均勻、大小一致，無表面損傷的草莓。 選擇草莓采后感染常見的三種病原菌灰霉(Botrytis sp.,BC)、擴展青霉(Penicillium sp.，PE)和根霉(Rhizopus sp.，RH),使用前在馬鈴薯葡萄糖瓊脂(Potatodextrose agar, PDA)上24°C、85%相對濕度條件下活化7d。2.儀器便攜式電子鼻(AIRSENSE，PEN3)。所用電子鼻傳感器陣列包含10個傳感器，分別為WlC^S1 :對芳香型化合物敏感，檢測限IOppm)、W5S (S2 :對氮氧化物敏感，檢測限Ippm)、W3C (S3 :對氨類、芳香型化合物敏感，檢測限IOppm)、W6S(S4 :對氫氣敏感，檢測限IOOppm)、W5C(S5 :對烷烴、芳香型化合物敏感，檢測限lppm)、WlS (S6 :對烴類物質敏感，檢測限IOOppm)、W1W(S7 :對硫化氫、萜烯類敏感，檢測限lppm)、W2S(S8 :對醇類、部分芳香型化合物敏感，檢測限IOOppm)、W2ff(S9 :對芳香成分，對有機硫化物敏感，檢測限lppm)、W3S(S10 對濃度、烷烴敏感，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水果采后病害的快速無損檢測方法，是利用氣味傳感器檢測水果感染不同病原微生物后散發的氣味來確定水果是否感染病害及感染病害的種類，其特征在于它的檢測步驟如下，1)將水果樣品表面去雜、洗凈，用75％酒精浸泡30s，待酒精揮發完全后進行接種處理，所有樣品分為兩組，一組用于氣味傳感器獲取水果氣味信息，另一組用于氣相質譜聯用儀器測定水果氣味的化學組成和相對含量，其中，水果樣品分別接種該類水果采后易感染的病源微生物，模擬水果采后病原微生物感染，接種每一類病原微生物的水果樣品和代表未感染病害水果樣品數量均為50?80個；2)將水果樣品進行貯藏，間隔相同時間采用氣味傳感器和氣相質譜聯用儀器測試水果的氣味，其中氣味傳感器測試時，將水果樣品置于密閉容器中，當頂空氣體達到飽和時，通過氣味傳感器獲取氣味響應信號，并進行分析處理，同時，利用氣相質譜聯用儀器分析檢測氣味的化學組成和相對含量；3)氣體傳感器和氣相質譜聯用儀檢測結束后，計算腐爛指數，腐爛指數大于0，則表明水果已經感染病原微生物，其中，按果實腐爛面積大小將果實劃分為3級：0級，無腐爛；1級，果面有1～3個黃褐色病斑，且病變組織面積不超過果實總表面積的25％；2級，果實表面出現菌絲，或病變組織面積達到果實總表面積的25％以上，按下式計算腐爛指數：腐爛指數＝∑[(腐爛級別×該級果實數)/(最高腐爛級別×總果實數)]×100％；4)分析氣相質譜聯用儀器的數據，根據氣體成分的組成和含量的差異程度，確定水果氣味差異最大的貯藏時間，同時對獲取的氣味傳感器響應數據分別按照貯藏時間和感染病原微生物種類進行主成分分析，綜合氣相質譜聯用儀器信息和氣味傳感器信息，根據同時實現盡早判斷水果感染病害和易于區分感染病原微生物種類的原則，確定較佳的測試時間，結合傳感器響應值的方差顯著性分析結果確定較佳的氣味傳感器組合；5)在選定的傳感器組合基礎上，建立如下基于馬氏距離的Fisher線性判別分析模型，y0＝b0+a10×S1+a20×S2+a30×S3+…+an0×Sny1＝b1+a11×S1+a21×S2+a31×S3+…+an1×Sny2＝b2+a22×S1+a22×S2+a22×S3+…+an2×Sn……yk＝bk+a1k×S1+a2k×S2+a3k×S3+…+ank×Sn(1)上式中，S是氣味傳感器的響應值，是根據傳感器接觸到樣品揮發物后的電阻量G與傳感器在經過標準活性碳過濾氣體的電阻量G0的比值G/G0，下標為傳感器對應編號，取值為1、2、3......n；b和a分別為判別式的常數項和自變量系數，y的下標代表感染病原微生物的類型，其中0代表沒有感染病原微生物；6)將未知水果樣品放入封閉容器，采用氣味傳感器獲取響應值，代入式(1)中，比較所有y值，y值最大的組其下標代表該水果感染的病原微生物類型。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：潘磊慶，屠康，朱娜，張偉，
申請(專利權)人：南京農業大學，
類型：發明
國別省市：