[发明专利]显微光谱成像系统、农药检测系统及其方法

说明书

本申请提供了一种显微光谱成像系统、农药检测系统及其方法。显微光谱成像系统包括光谱光源控制系统、显微成像系统、智能设备端和云端服务器。农药检测系统包括：用于提供多波长光照的光源模组、用于获取样品的显微光谱图像的显微摄像模组、用于预处理该显微光谱图像的预处理模组、用于提取到图像特征的特征提取模组以及用于根据图像特征获得样品表面的农药含量的判别模组。农药检测方法用于实现上述农药检测系统的功能。本申请的系统和方法基于多波长光源和显微光谱图像分析处理等技术手段进行农产品表面农药残留的快速检测，具有无污染、环保绿色、操作简单、易于现场应用等优点。

技术领域

本发明属于食品安全检测技术领域，具体涉及一种显微光谱成像系统、农药检测系统及其方法。

背景技术

蔬菜瓜果表面农药的残余量一直是大众关心的问题，因此，有必要对该农药残余量进行检测，以利于对食品安全的有效监管。目前，国内外常见的农药的检测方法包括薄层层析法、色谱法和酶抑制法等。

其中，薄层层析法是一种成熟的、应用较广的微量快速检测方法，其步骤包括：先用适宜的溶剂提取农药成分，经纯化浓缩后，在薄层硅胶板上分离展开(即薄层分离)，显色后与农药标准品比较Rf值进行定性测定或用仪器进行定量测定，例如，用紫外分光光度法在特定波长处测定。虽然该方法既是重要的分离手段，又是定性、定量的分析方法，但其需要提取农药成分，提取过程中会造成农药成分损失，导致检测结果存在一定的系统误差，并且操作复杂。

色谱法检测农药残留一般使用的是高效液相色谱法和气相色谱法。高效液相色谱是以液体作为流动相，其检测效率、灵敏度和自动化程度高，适合分析沸点高而不太容易汽化、热不稳定和强极性农药及其代谢产物，且可以与柱前提取、纯化及柱后荧光衍生化反应和质谱等仪器联用，易实现分析自动化。同时一些新型检测仪器的问世在一定程度上提高了高效液相色谱法的检测灵敏度。如今，该方法在菊酯类检测领域使用较多。气相色谱法使用气体作流动相。由于物质在气相中传递速度快，待测组分汽化后与固定相相互作用次数多，具有微小差别的组分可以更好地分离。气相色谱法具有高选择性、高分离效能、高灵敏度等优点，是农药残留量检测最常用的方法之一。但是，无论是气相色谱法还是液相色谱法，均存在溶剂消耗量大、分析时间长、费用较高，且对操作人员要求高等缺点，不适合作为现场快速检测方法。

酶抑制法是研究较多且相对成熟的一种对部分农药进行快速检测的技术，其原理为：有机磷农药可以抑制乙酰胆碱酯酶的活性，当有机磷农药存在时，乙酰胆碱酯酶的分解产物的乙酸也相应减少。虽然该方法的特点为灵敏度高、选择性强，但是部分农药对酶的抑制并不明显，需要附加氧化助剂或预处理，以提高对农药检测的灵敏度。

除了上述三种方法外，基于光谱信息进行样品定性和定量的快速检测技术也有所应用。现阶段利用高光谱成像技术进行农药残留的快速检测的方法也有报道。高光谱图像是指在对目标的空间域成像的同时，对每个小空间域经过色散形成几十至几百个窄波段以进行连续的光谱覆盖，获得空间域叠加图像，然后通过分析这些叠加图像实现对农药残留的检测。然而，空间域成像受到拍照镜头初始像素的制约，在图像分析时若对空间域进行放大，则最终分辨率会降低，从而影响分析结果的精度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种农药检测系统。在本申请中，该农药检测系统采用多波长照射和显微放大联用的方法获得样品表面的显微光谱图像，并通过对该显微光谱图像的特征提取和分析处理得到样品表面的农药残余量，具有无污染、环保绿色、操作简单、易于现场应用、检测效率高等优点。

本申请的第二个目的在于提供一种农药检测方法，其能够采用上述的农药检测系统对样品表面的农药残余量进行快速检测。

本申请的第三个目的在于提供一种显微光谱成像系统，其能够实现上述农药检测系统的功能。该显微光谱成像系统将对显微光谱图像的分析处理放于云端，能够不受场地的限制而高效、快速、方便地得到检测结果。