[发明专利]用于收获的农作物的实时分析的装置和方法

说明书

本发明提供一种生物传感器，用于挥发性有机化合物(VOC)的实时分析，所述生物传感器包括：生物受体细胞，其对从所收获的农作物、昆虫和微生物中释放的挥发性有机化合物敏感；至少一个光电探测器，用于检测所述生物受体细胞的生物发光并将其转换为信号；以及发射器，用于从所述光电探测器接收数据并将数据输出到数据处理模块；其中所述数据处理模块包括基于规则的算法，用于在由所收获的农作物成熟和变质所产生的挥发性有机化合物分布特征之间进行区分。

技术领域

本发明的领域涉及用于收获的农作物的分析的装置和方法，并且更具体地，涉及用于挥发性有机化合物的实时分析的生物传感器。

背景技术

收获后和整个供应链中的粮食损失问题是一个重大问题，并且对营养安全构成威胁。在全球范围内，估计收获后损失占所收获农作物高达50％，该损失主要归因于由微生物引起的腐烂。当前的监控技术无法提供有关精确位置以及在纸箱和/或托盘级别处对腐烂的发展进行计时的实时和连续信息。为了减轻这些损失，对收获后和整个供应链中的水果和蔬菜中的腐烂发展进行有效实时监控存在增加的需求。

本发明提出了一种传感器，其将全细胞生物报告物(bioreporters)与可商购的有源(active)像素传感器探针整合在一起，以提供一种简单、便携式且具有成本效益的解决方案，并在所有收获后阶段期间提供对作物品质的实时、局部和连续监控。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于对挥发性有机化合物(VOC)进行实时分析的生物传感器，其中所述生物传感器包括：

a.至少一个生物受体细胞，其对从所收获的农作物、昆虫和微生物中释放的VOC敏感；

b.至少一个光电探测器，用于检测所述生物受体细胞的生物发光并将其转换为信号；以及

c.至少一个发射器，其用于从所述光电探测器接收数据并将数据输出到数据处理模块；

其中所述数据处理模块包括基于规则的算法，用于在由收获的农作物成熟和变质产生的挥发性有机化合物的分布特征(profiles)之间进行区分。

本发明的另一个目的是提供上述生物传感器，其中生物受体细胞包括全细胞生物受体或固定的生物发光细菌。

本发明的另一个目的是提供上述传感器，其设有用于细胞的固定化设备，固定化设备选自于包括水凝胶、合成膜、吸附物、共价物、溶胶-凝胶和任何其他常规的固定化设备的组。

本发明的另一个目的是提供上述生物传感器，其中所述生物受体细胞被校准以感测在收获的农作物(水果，蔬菜，块茎，谷物)成熟/变质期间由所述农作物、由昆虫、由微生物或由冷损坏或运输损坏所产生的挥发性有机化合物。

本发明的另一个目的是提供上述生物传感器，其中所述挥发性有机化合物是农作物成熟或变质的生物标志物，其选自于但不限于醛、醇、精油和异硫氰酸酯(Isothiocyanates)。

本发明的另一个目的是提供上述生物传感器，其中所述挥发性有机化合物是农作物成熟或变质的生物标志物，其选自但不限于柠檬烯，α-蒎烯，2E-己烯醛(2E-hexenal)，苯甲醛，乙酸，乙醇，乙酸丁酯，乙酸乙酯和乙醇等。

本发明的另一个目的是提供上述生物传感器，其中生物传感器包括用于分析环境条件的附加传感器，所述环境条件选自但不限于温度、湿度、大气压力、可见光和UV光、红外光、或其任意组合。

本发明的另一个目的是提供上述生物传感器，其中生物传感器包括存储由生物传感器所生成的所有数据的数据记录器。

本发明的另一个目的是提供上述生物传感器，其中光电探测器是有源像素传感器(APS)。