专利名称：基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种黑木耳蛋白质含量的检测装置，具体为一种基于特征波段模型的黑木耳蛋白质含量快速检测装置。
背景技术：
黑木耳营养丰富，含有较多的碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等营养成份，作为 一种具有保健功能的食品被广泛食用。黑木耳的品质因受其产地生长环境(海拔、温湿度、 气候条件等)的影响，具有很大的差异。而蛋白质作为黑木耳品质的重要指标，其快速检测 对黑木耳品质控制非常重要。传统的蛋白质测量方法为凯氏定氮法或燃烧测氮法，测量过 程费时、费力、耗材成本高，且中间过程容易产生化学污染。因此，急需一种能够快速、准确 地实现黑木耳中蛋白质含量检测的方法。近红外光谱技术作为一种快速、简便、准确的分析 技术，在农产品和食品品质分析中已有广泛的应用。
发明内容本实用新型提供一种基于特征波段模型的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，可快 速采集黑木耳某些特定波长的反射率，通过预设的线性计算公式，快速准确检测黑木耳中 蛋白质含量。一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，包括光谱采集装置、嵌入 式系统和电源系统，光源采集装置通过USB数据线与嵌入式系统相连，嵌入式系统由电源 系统供电；光谱采集装置由样品池、盖在样品池上的石英玻片、石英玻片上方的光敏传感 器固定层、由光敏传感器固定层固定的光敏传感器组合装置和光源系统组成；光敏传感器 固定层设有8个沿同一圆周均勻分布的通道，每个通道的中心线均与垂直方向成45°，交 汇于光源系统在石英玻片的照射中心；光敏传感器组合装置由8组滤光片和光敏传感器 组合而成，每个通道中设置一组滤光片和光敏传感器；其中7个滤光片的中心波长分别为 1318nm、llOOnm、1396nm,2214nm、1834nm、1520nm 和 2498nm。所述的光源系统的波长范围覆盖1000-2500nm。所述的嵌入式系统预设黑木耳蛋白质含量计算的线性方程，且具有数据存储、计 算和显示功能。所述的线性方程为Y = 89. 960Χ1-248. 482Χ2+269. 366Χ3_68· 022Χ4+200. 063Χ5_30 9. 675Χ6+87. 126Χ7+2. 028，公式中Y为黑木耳中蛋白质含量，X1 X7分别为波长1318nm、 1100nm、1396nm、2214nm、1834nm、1520nm、2498nm 所对应的黑木耳的吸光度值。黑木耳样本放入样品池后，光源系统发出的光，经黑木耳反射后，透过石英玻片被 光敏传感器组合装置接收。黑木耳在特定波长(其中有一个作为参照波长，其余7个参与 计算)处的反射率数据通过USB数据线传入嵌入式系统，通过log (1/R)将反射率转化为吸 光度(其中R为反射率)，然后经过预先设定好的线性方程Y(%) = 89. 960^-248. 482Χ2+2 69. 366Χ3-68. 022Χ4+200. 063Χ5-309. 675Χ6+87. 126Χ7+2. 028 计算得出黑木耳的蛋白质含量，并进行结果的存储和显示，公式中Y为黑木耳中蛋白质含量，单位为％。 本实用新型具有的有益效果是(1)实现了黑木耳中蛋白质含量的快速检测，且检测过程简便、快捷、成本低、无污 染；(2)应用特征波段结合线性计算公式进行黑木耳中蛋白质含量的检测，检测装置 结构简单，检测方法快速，结果准确可靠；(3)可根据实际情况，选择其他中心波长的滤光片，通过修正线性计算公式，用于 黑木耳其他品质指标的快速检测。本实用新型主要用于通过特征波长快速准确检测黑木耳蛋白质含量，检测快速准 确，大大缩短了检测的时间，减少了环境污染，降低了检测成本。

图1是黑木耳蛋白质含量快速检测系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，包括光谱采 集装置6、嵌入式系统7和电源系统8，光源采集装置6通过USB数据线与嵌入式系统7相 连，嵌入式系统7由电源系统8供电。光谱采集装置6由样品池1、盖在样品池1上的石英玻片2、石英玻片2上方的光 敏传感器固定层3、由光敏传感器固定层3固定的光敏传感器组合装置4和光源系统5组 成；光敏传感器固定层3设有8个沿同一圆周均勻分布的通道，每个通道的中心线均与垂直 方向成45°，交汇于光源系统5在石英玻片2的照射中心；光敏传感器组合装置4由8组 滤光片和光敏传感器组合而成，每个通道中设置一组滤光片和光敏传感器；其中7个滤光 片的中心波长分别为 1318nm、1100nm、1396nm，2214nm、1834nm、1520nm和 2498nm。8 组滤光 片和光敏传感器其中一组作为参照波长，其余7组参与计算。光源系统5的波长范围覆盖1000-2500nm。光源系统5垂直照射石英玻片2，且光 源系统5的照射中心在8个通道所组成的圆周的圆心点，则光源照射在石英玻片的中心点 正好与8个通道中心线的交汇点重合。嵌入式系统7采用型号为STC12A5C60AD单片机。预设黑木耳蛋白质含量计算的 线性方程，Y( % ) = 89. 960X1-248. 482X2+269. 366Xs-68. 022X4+200. 063X5-309. 675X6+87. 126X7+2. 028，公式中Y为黑木耳中蛋白质含量，单位为％，X1 X7分别为波长1318,1100, 1396，2214，1834，1520，2498nm所对应的黑木耳的吸光度值。检测方法其步骤如下1)将样品池装满黑木耳粉碎(过60目筛)样本，并将黑木耳样品表面抚平，将石 英玻片盖在样品上；2)使用该系统光谱采集装置采集黑木耳预设的7个通道的反射率值，并通过USB 数据线传入嵌入式系统进行数据存储备用；3)将获取的7个通道的黑木耳反射率值通过log(l/R)转化为吸光度值；4)将7个通道的吸光度值分别代入线性方程Y ) = 89. 960X1-248. 482X2+269.366Xs-68. 022X4+200. 063X5-309. 675X6+87. 126X7+2. 028，公式中 Y 为黑木耳中蛋白质含量， 单位为%，X1 X7分别为波长1318，1100，1396，2214，1834，1520，2498nm所对应的黑木耳 的吸光度值。通过计算即可得到黑木耳中蛋白质含量。在嵌入式系统内进行数据结果的存储、显示和处理。本实施例所选定的特征波长只针对黑木耳蛋白质的快速检测，对其他指标的检测 不适用，如需检测其他品质指标，需重新选定特征波长，建立线性方程。
权利要求一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，包括光谱采集装置(6)、嵌入式系统(7)和电源系统(8)，光源采集装置(6)通过USB数据线与嵌入式系统(7)相连，嵌入式系统(7)由电源系统(8)供电，其特征在于光谱采集装置(6)由样品池(1)、盖在样品池(1)上的石英玻片(2)、石英玻片(2)上方的光敏传感器固定层(3)、由光敏传感器固定层(3)固定的光敏传感器组合装置(4)和光源系统(5)组成；光敏传感器固定层(3)设有8个沿同一圆周均匀分布的通道，每个通道的中心线均与垂直方向成45°，交汇于光源系统(5)在石英玻片(2)的照射中心；光敏传感器组合装置(4)由8组滤光片和光敏传感器组合而成，每个通道中设置一组滤光片和光敏传感器；其中7个滤光片的中心波长分别为1318nm、1100nm、1396nm，2214nm、1834nm、1520nm和2498nm。
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3.如权利要求2所述的基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，其特征在 于所述的光源系统(5)的波长范围覆盖1000-2500nm。
4.如权利要求2所述的基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，其特征在 于所述的嵌入式系统(7)预设黑木耳蛋白质含量计算的线性方程，且具有数据存储、计算 和显示功能。
专利摘要本实用新型公开了一种基于特征波段的黑木耳蛋白质含量快速检测装置，包括光谱采集装置、嵌入式系统和电源系统，光源采集装置通过USB数据线与嵌入式系统相连，嵌入式系统由电源系统供电；光谱采集装置由样品池、盖在样品池上的石英玻片、石英玻片上方的光敏传感器固定层、由光敏传感器固定层固定的光敏传感器组合装置和光源系统组成；光敏传感器固定层设有8个沿同一圆周均匀分布的通道，每个通道的中心线均与垂直方向成45°，交汇于光源系统在石英玻片的照射中心；光敏传感器组合装置由8组滤光片和光敏传感器组合而成。本实用新型装置检测快速准确，大大缩短了检测的时间，减少了环境污染，降低了检测成本。
文档编号G01N21/31GK201555802SQ200920200570
公开日2010年8月18日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者何勇, 刘飞 申请人:浙江大学