[发明专利]用于猪肉含氮挥发物特异性检测的纳米仿生传感器及方法

说明书

本发明公开了用于猪肉含氮挥发物特异性检测的纳米仿生传感器及方法，合成猪肉贮藏过程中含氮挥发物6种特异性纳米显色材料钙钛矿，将硝酸纤维素作为柔性衬底薄膜，将6种不同形态的特异性纳米显色材料沉积于衬底薄膜表面，构建纳米仿生柔性平面式传感器。基于纳米仿生柔性平面式传感器对猪肉样本进行检测，获取纳米仿生柔性平面式传感器上不同存放时间的猪肉样本反应前后RGB图像数据；对RGB图像数据进行特征信息提取；基于特征信息构建猪肉含氮挥发物的定量评价模型；本发明利用不同形态的特异性纳米复合显色材料作，融合数据信息提取、算法深度挖掘为，将气体信息以图像颜色呈现出来，便于信息智能化处理，克服现有检测方法的局限性。

技术领域

本发明属于纳米特异性显色技术领域，具体涉及构建用于猪肉含氮挥发物特异性检测的纳米仿生传感器及方法以实现快速、高灵敏、特异性检测。

背景技术

猪肉具有较高的生物利用度、膳食蛋白质以及某些维生素和矿物质，长期以来，一直被认为是人体有益营养素的重要来源。目前，猪肉需求的快速增长，带动了肉类行业的长足发展，肉类消费者对优质肉类的选择意识和兴趣也日益增强。除了外观和嫩度外，挥发物的变化是消费者感知肉类品质的重要特征，直接影响消费者的选择和偏好。猪肉富含蛋白质脂肪，在贮藏的过程中极易被微生物侵染而出现异味甚至变质。这不仅会造成巨大的经济损失，还会导致肉类安全问题。仅在美国，由于肉类工业中的猪肉腐败而造成的损失估计高达每年10亿美元。因此，迫切需要建立一种猪肉贮藏过程中气味检测方法来预测猪肉肉品质及新鲜度。猪肉在腐败过程中，由于微生物的作用，分解蛋白质脂肪为小分子的多肽以及游离氨基酸以及醛类、酮类等次生代谢物，其中对于猪肉异味产生主要影响作用的是氨类以及硫化合物，因此，只有不断发展猪肉贮藏过程中氨类化合物快速、准确、高灵敏度的检测方法，才能满足日趋严峻的肉制品安全现状。

常规的含氮挥发物检测法主要有：理化检验法、显色法、仪器分析法。其中，挥发性演技总氮是动物性食品在贮藏过程中由于酶和细菌作用，蛋白质分解产生的氨及胺类等碱性含氮物质，其含量与肉品腐败程度成正比，是测量新鲜度的主要指标，目前主要参照GB/T5009.44-2003《肉与肉制品卫生标准分析方法》进行测量，该方法虽然，但是成本高、检测周期长，敏感性差，易受其他实验操作干扰，因此不能满足微量检测的要求；氨气的测定有显色法，利用氨及氨类化合物的纳氏试剂反应生成黄色沉淀—碘化汞铵，通过观察试剂消耗量、颜色变化来判断新鲜度。检测结果灵敏度差，操作复杂，容易带来实验操作误差；仪器分析法主要是利用挥发物分子中特定基团所具有的特殊性质来进行定量测定，包括色谱法和色谱-质谱联用法。该方法可以实现高灵敏检测，但存在检测程序复杂、所需仪器设备昂贵并且需要专业人员操作等不足。因此，目前只用于实验室样品测定，难以大规模推广。因此，迫切要建立一种灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强的猪肉贮藏过程中含氮化合物检测方法，进一步改善检测体系的灵敏度和特异性。

近年来，基于纳米材料的色敏仿生传感器技术，以其特有的操作简单、检测速度快且易实现现场检测等优势，已成为当前农产品加工领域研究的热点，利用纳米材料结合嗅觉可视化技术构建生物传感平台也取得了很大的进展和发展。传统的显色检验主要包括薄层色谱法、分光光度法尚存在灵敏度较低、抗干扰能力差等缺陷，如今基于检测界面上的酶催化放大纳米复合材料探针标记等技术成为了目前研究的重点。与此同时，纳米复合材料相较于传统卟啉显色材料具有较高的比表面积、特殊的光学特性、独特的特异性响应能力等显著性优势。

发明内容

为了解决现有技术在存在的不足，本发明公开了用于猪肉含氮挥发物特异性检测的纳米仿生传感器及方法，以猪肉贮藏过程中含氮挥发物为研究对象，以色敏仿生传感技术为基础，融合特异性纳米显色材料、化学计量学、海量模型资源存储、计算模块调用等技术，构建快速、准确、可靠的猪肉贮藏过程中含氮挥发物的纳米色敏仿生传感检测方法，克服现有检测方法的局限性。将纳米材料嗅觉可视化检测新思想拓展到色敏传感领域，采用纳米显色材料耦合色敏仿生传感技术，通过特异性捕获猪肉中贮藏过程中含氮挥发物气体，将气体信息以图像颜色呈现出来，便于信息智能化处理。