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基本信息
- 項目名稱：
- 基于光子輻射的禽蛋新鮮度檢測方法和儀器開發(fā)
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 為了能夠?qū)η莸斑M(jìn)行新鮮度無損檢測與分級，基于生物超弱光子輻射的特性，提出一種采用延遲發(fā)光積分強(qiáng)度與自發(fā)發(fā)光積分強(qiáng)度之比作為評價禽蛋新鮮度的指標(biāo)，設(shè)計了一種基于光子輻射的禽蛋新鮮度檢測儀，通過采集禽蛋自發(fā)發(fā)光和延遲發(fā)光獲得禽蛋新鮮度指標(biāo)，實現(xiàn)了禽蛋新鮮度的無損、靈敏、快速、準(zhǔn)確地檢測。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前國內(nèi)食品安全面臨的形勢非常嚴(yán)峻，與食品安全相關(guān)的事件頻頻發(fā)生，刺激大眾的眼球。所謂“民以食為天”，食品安全問題正日益引起人們的重視。但是僅憑肉眼觀察，很難判斷食品的品質(zhì)，為此，迫切的需要一批能夠快速的檢測食品質(zhì)量的科學(xué)儀器。 禽蛋因其營養(yǎng)價值高，是人類最重要的食品之一。我國卻至今缺乏禽蛋新鮮度的標(biāo)準(zhǔn)，沒有相應(yīng)的檢測技術(shù)，不僅在國內(nèi)消費市場上存在著嚴(yán)重的質(zhì)量隱患，而且在禽蛋的進(jìn)出口貿(mào)易中也嚴(yán)重受限，影響了禽蛋的市場開發(fā)，與發(fā)達(dá)國家相比呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的反差。 本項目基于生物超弱光子輻射的特性，提出一種采用禽蛋光子輻射的延遲發(fā)光積分強(qiáng)度與自發(fā)發(fā)光積分強(qiáng)度之比作為評價禽蛋新鮮度的指標(biāo)，設(shè)計了一種基于光子輻射的禽蛋新鮮度檢測系統(tǒng)。在系統(tǒng)中采用在光電倍增管和暗室之間添加快門的方法，通過對禽蛋延遲發(fā)光的光子計數(shù)，實現(xiàn)了禽蛋新鮮度的無損、快速檢測。本文分析了禽蛋新鮮度檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡述了基于禽蛋光子輻射的新鮮度分類和測量方法，選擇了產(chǎn)生禽蛋延遲發(fā)光的激勵光源和光電倍增管，設(shè)計了暗室、光源和快門控制電路和脈沖計數(shù)器及串口通信電路，搭建了基于LED的禽蛋延遲發(fā)光檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠精確控制激發(fā)光源的光照時間、光照強(qiáng)度、電子快門的開閉時間和采集禽蛋延遲發(fā)光信號，并能夠保持樣品室溫度恒定，同時根據(jù)理論計算，基于Labview軟件設(shè)計平臺編寫了相應(yīng)的信號采集、處理與報表軟件。實驗結(jié)果表明，達(dá)到了項目設(shè)計目標(biāo)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明目的：基于生物超弱光子輻射特性，實現(xiàn)禽蛋新鮮度的無損、快速、靈敏檢測目的。 基本思路：系統(tǒng)采用大功率高亮度的LED作為輻照光源，對禽蛋進(jìn)行光子激發(fā)；中控模塊精確控制輻照光強(qiáng)和時間，溫控模塊確保被測樣品環(huán)境溫度恒定；按被測要求，電子快門驅(qū)動模塊能夠在光源熄滅之后數(shù)微秒后開啟快門；光電倍增管（PMT）在高壓電源的驅(qū)動下進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換輸出脈沖序列；經(jīng)脈沖放大、甄別和整形后送至計數(shù)器進(jìn)行光子計數(shù)而后將信號經(jīng)USB口送至計算機(jī)進(jìn)行計算以獲得禽蛋的新鮮度。 創(chuàng)新點： 1. 采用單光子檢測技術(shù)實現(xiàn)禽蛋光子輻射檢測； 2. 建立了基于光子輻射的禽蛋新鮮度的無損檢測方法； 3. 提出基于光子輻射的禽蛋新鮮度表示和分級方法。 技術(shù)關(guān)鍵：單光子檢測技術(shù)和延遲發(fā)光采集技術(shù)。 技術(shù)指標(biāo)：短時間內(nèi)完成禽蛋延遲發(fā)光光子計數(shù)，實現(xiàn)禽蛋新鮮度的無損、快速、靈敏、準(zhǔn)確檢測。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 禽蛋是生物體，其離開母體后新鮮度越來越差，乃至衰敗變質(zhì)。由于禽蛋具有外殼，對未腐敗的禽蛋新鮮度分級與檢測一直是個難題。民間發(fā)展的眼看、手摸等經(jīng)驗方法和低科技含量的檢測技術(shù)只能區(qū)分“好蛋”和“壞蛋”，無法進(jìn)行準(zhǔn)確分級和檢測。目前，國際上通用的評價禽蛋新鮮度的方法是將禽蛋打破，測量禽蛋中蛋白高度等參數(shù)，計算出哈夫單位，按哈夫單位對禽蛋新鮮度作出區(qū)分。這種方法不能做到無損檢測，對成批蛋品只能抽檢，并且勞動強(qiáng)度大、效率低。國內(nèi)有關(guān)檢測禽蛋哈夫單位的儀器尚屬空白，國外的有關(guān)儀器價格昂貴。 目前，利用雞蛋對可見光和近紅外光反射光強(qiáng)變化以及熒光光譜的變化、蛋品的聲學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)等各種高新技術(shù)實現(xiàn)禽蛋新鮮度檢測正在研究中，但至今沒有形成成熟的技術(shù)指標(biāo)和測量方法。 本作品根據(jù)禽蛋光子輻射的生物和物理意義，建立了基于禽蛋光子輻射的新鮮度指標(biāo)體系和檢測方法，通過對禽蛋發(fā)出的生物光子的檢測與分析實現(xiàn)了禽蛋新鮮度的無損檢測，實驗證明本作品開發(fā)的檢測系統(tǒng)對雞蛋新鮮度的測量結(jié)果與基于哈夫單位的測量結(jié)果吻合一致。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1、發(fā)表論文1篇： Yongkui Xu; Yuanhe Tang, Xusan Yang, Xun Zhang, Huanhuan Zhang, Shuiwei Wang, Yao Liu, Gang Gao，Zhikai Yang and Tan Wang: Research on light amplification panel based on stimulated radiation. 2010 International Conference on Optical, Electronic and Electrical Materials (OEEM). Submit date: 2010.7.30. 2、 申請專利一項： 一種基于光子輻射檢測禽蛋新鮮度的方法，專利申請?zhí)枺?01110003961.4 3、 獲國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目基金負(fù)責(zé)人：徐永奎，胡海龍項目名稱：基于光子輻射的禽蛋新鮮度檢測方法項目編號：No. 101070033 4、獲第八屆西安高新“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 國家發(fā)明專利
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品圖紙現(xiàn)場演示圖片錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明：將雞蛋放入暗室，開啟快門；設(shè)定光照時間、光照強(qiáng)度、采樣時間；依次檢測禽蛋自發(fā)發(fā)光和延遲發(fā)光，根據(jù)Q值得出其哈夫單位等級。 技術(shù)優(yōu)勢：經(jīng)驗法和低科技含量的檢測技術(shù)對未腐敗的禽蛋新鮮度無法準(zhǔn)確分級和檢測。目前，國際上通用的評價禽蛋新鮮度的方法是哈夫單位法，其缺點是不能無損檢測，對成批蛋品只能抽檢，且勞動強(qiáng)度大、效率低。本作品依據(jù)禽蛋光子輻射與新鮮度之間的關(guān)系，通過對禽蛋光子輻射的采集與分析測量新鮮度，具有無損、快速、精確和靈敏的特點，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。 適用范圍及推廣前景：本系統(tǒng)可以在食品公司、海關(guān)、食品安全部門等場所用于對禽蛋、果蔬類、乳肉類等食品的新鮮度檢測，也可用于細(xì)胞癌變分析、水體污染、種子活力、藥物分析等許多領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)，應(yīng)用前景十分廣闊。 市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測：相比目前國際上已有的判斷禽蛋新鮮度的方法和儀器本項目作品具有對禽蛋新鮮度無損和快速檢測的技術(shù)優(yōu)勢以及價格優(yōu)勢。因此，在禽蛋集約化生產(chǎn)、出口貿(mào)易等領(lǐng)域可被廣泛使用，其市場前景和社會經(jīng)濟(jì)價值被廣泛看好。
同類課題研究水平概述
- 禽蛋新鮮度檢測在禽蛋集約化生產(chǎn)、出口貿(mào)易、禽蛋食品安全檢測、高端食品生產(chǎn)和大型超市分類銷售等方面具有極為重要的意義。但是，禽蛋新鮮度分級與檢測一直是個難題。經(jīng)驗法和低科技含量的檢測技術(shù)只能區(qū)分“好蛋”和“壞蛋”，對未腐敗的禽蛋新鮮度無法進(jìn)行準(zhǔn)確分級和檢測。目前國內(nèi)外通用的測量禽蛋新鮮度的方法是基于哈夫單位的新鮮度檢測方法。哈夫單位是根據(jù)蛋白高度與禽蛋質(zhì)量之間的回歸關(guān)系計算出的一個指數(shù)，被美國農(nóng)業(yè)部規(guī)定為蛋品新鮮度的衡量指標(biāo)。但是，由于哈夫單位等生物學(xué)指標(biāo)的獲得需要人工操作，其檢驗結(jié)果受檢驗者實踐經(jīng)驗等主觀因素影響較大，不能從根本上保證禽蛋新鮮度分級質(zhì)量，而且這種方法具有生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大、測量周期長和破壞性測量等缺點，在成批蛋品只能進(jìn)行抽樣測量，容易造成漏檢。在檢測儀器的價格上，目前國內(nèi)有關(guān)禽蛋新鮮度檢測儀器尚屬空白，國際市場上的有關(guān)儀器價格在10萬RMB以上，高昂的價格使其難以推廣。如何實現(xiàn)禽蛋新鮮度快速、無損、準(zhǔn)確、靈敏地檢測成為有關(guān)檢測技術(shù)的發(fā)展方向。 當(dāng)前，國內(nèi)外正在嘗試?yán)每梢姽夂徒t外光反射或透射光強(qiáng)變化、電子鼻、機(jī)器視覺系統(tǒng)、蛋品的聲學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和微波傳感器等等各種高新技術(shù)實現(xiàn)禽蛋內(nèi)部的新鮮度無損檢測，但是至今沒有形成成熟的技術(shù)指標(biāo)和測量方法。與上述各種研究方法不同，本作品的基本思路是利用禽蛋自身發(fā)出的超弱光子輻射所攜帶的生命信息，建立禽蛋超弱光子輻射與新鮮度之間的相互關(guān)系和指標(biāo)體系，通過對禽蛋超弱光子輻射的采集和分析實現(xiàn)對禽蛋新鮮度的測量。本作品提出的思路和方法至今未見有人提出，作品開發(fā)的測量系統(tǒng)率先實現(xiàn)了禽蛋新鮮度的無損和精準(zhǔn)測量，填補(bǔ)了空白。
