[发明专利]一种监测腐败菌繁殖的传感器制备方法及快速检测腐败菌的方法

权利要求书

1.一种监测腐败菌繁殖的传感器制备方法，其特征在于，利用毛细管点样法将气敏材料固定在传感器载体上，制成3×3的可视化传感器阵列；所述气敏材料为对优势腐败菌代谢产生有机酸、胺和含硫化合物具有灵敏响应的气敏材料，包含6种卟啉或金属卟啉和3种pH指示剂；

所述6种卟啉或者金属卟啉，具体为四苯基卟啉、四苯基氯化铁、四苯基氯化锰、四苯基卟吩锌、四苯基卟吩铜、四苯基卟吩钴；所述卟啉使用氯苯或者乙醇溶解，使用的浓度为0.01mol/L-0.09mol/L；所述3种pH指示剂，分别为甲基红、中性红、百里酚酞；所述pH指示剂使用氯仿溶解，使用的浓度为0.01mol/L-0.2mol/L；

所述传感器载体为C2反相硅胶板或疏水滤纸。

2.根据权利要求1所述的一种监测腐败菌繁殖的传感器制备方法，其特征在于，所述毛细管点样法，采用100mm×0.3mm或100mm×0.5mm型号的毛细管，每次点样气敏材料溶液的用量为0.01μL-0.09μL。

3.根据权利要求1所述的一种监测腐败菌繁殖的传感器制备方法，其特征在于，所述传感器载体的尺寸为5cm×5cm至7cm×7cm的正方形。

4.根据权利要求1所述的一种监测腐败菌繁殖的传感器制备方法，其特征在于，所述腐败菌为乳杆菌、肠杆菌、耶尔森菌和嗜冷杆菌。

5.一种利用如权利要求1-4任一项所述制备方法得到的传感器快速检测腐败菌的方法，其特征在于，利用智能手机采集传感器阵列图像，并进行提取处理响应信号，结合模式识别区分优势腐败菌，包括：

步骤S1:设置图像采集参数；先将智能手机固定在有稳定照明光源的拍摄位置，设置测光方式、感光度、曝光时间和白平衡的相机参数；

步骤S2:采集传感器阵列图像；在相同的位置和参数条件下，先采集传感器阵列反应前的图像，再将传感器阵列与样品进行反应，每隔a天后采集传感器阵列图像用于后期处理和分析；

步骤S3:图像预处理；为了得到可视化传感器阵列中气敏材料的位置，先对图像尺寸作等比例缩放，并转化为灰度值为32的灰度值图像；利用中值滤波的5×5模板对灰度值图像进行去除噪声，用于增强图像效果利于后期处理；再通过Sober算子检测图像的边缘，得到指示信息图像的边缘，接着借助轮廓提取算法检测出气敏材料的轮廓；最后用自适应阈值选取法分割出气敏材料的图形位置；

步骤S4:提取传感器阵列的特征信号；提取气敏材料上每个像素点的R、G、B平均值和ΔL、Δa、Δb、ΔE，传感器与样品反应后的R、G、B均值与反应前均值相减并取绝对值得到ΔR、ΔG、ΔB，将ΔR、ΔG、ΔB、ΔL、Δa、Δb和ΔE作为传感器的特征信号X；

步骤S5:模式识别区分腐败菌；获得到的特征信号X内部的向量之间存在信息冗余，为提高模型的预测性能，借助主成分分析PCA对特征信息X进行预处理，用预处理后的数据建立线性判别LDA、K最近邻算法KNN、人工神经网络BPNN和支持向量机模型SVM预测优势腐败菌的类别。

6.根据权利要求5所述的快速检测腐败菌的方法，其特征在于，步骤S3中等比例缩放，是指将图片压缩至400-700像素大小。

7.根据权利要求5所述的快速检测腐败菌的方法，其特征在于，所述快速检测腐败菌的方法还包括样品制备方法：将每个待测食品进行表面灭菌，经培养计数，每个待测食品样本的细菌总数均小于10CFU/g，将灭菌后的100份待测食品，分为5组，每组20份，取其中4组分别放置在乳杆菌，肠杆菌，耶尔森菌和嗜冷杆菌菌液中浸泡15s后沥干，剩余1组样本作为对照组，所有样本用真空包装袋包装后置于4℃冷藏保存；每隔5d取每组样本进行腐败菌总数检测、挥发性成分检测、嗅觉可视化检测。

8.根据权利要求5所述的快速检测腐败菌的方法，其特征在于，所述快速检测腐败菌的方法采用基于智能手机安装的APP实现。

9.根据权利要求8所述的快速检测腐败菌的方法，其特征在于，基于智能手机安装的APP实现快速检测腐败菌的具体方法如下：

第1步，打开APP，点击“扫描设置”按钮，完成手机相机相关参数如：测光方式、感光度、曝光时间为和白平衡的参数设置；

第2步，点击“模型选择”，加载已建立好的模型，用于步骤S5中的模式识别区分优势腐败菌定性判别，同时，在服务器端可以建立新的识别模型或优化已有模型，该新的模型或优化的模型能够被重新加载；

第3步，点击“图像采集”，在该界面实现“反应前图像采集”、“反应后图像采集”、“图像处理与数据获取”、“保存数据”和“历史数据记录”功能；

点击“反应前图像采集，此时采集与样品反应前的传感器阵列的图像并保存至智能手机的储存设备中；

点击“反应后图像采集”，相机在与上一次拍摄相同的参数下采集与样品反应后的传感器阵列的图像并保存至智能手的储存设备中；

点击“图像预处理与数据获取”，执行图像预处理、分割气敏材料图像并提取特性信息计算出可视化的差值图像；

点击“保存数据”或“历史数据记录”可分别实现数据保存和查看历史数据的功能；

第4步，点击“数据处理与分析”，在打开的界面中再点击“数据预处理”，智能手机将在该界面中显示步骤S5中PCA预处理后的三维分布图，并把预处理后的数据上传到云端服务器，由云端服务器对数据进行下一步分析；点击“模型分析预测”将调用云服务器已建立好的数据模型进行处理，并输出模型识别率至手机界面中。