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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于光子輻射的禽蛋新鮮度檢測(cè)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(jiǎn)介：
- 為了能夠?qū)η莸斑M(jìn)行新鮮度無損檢測(cè)與分級(jí)，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(píng)價(jià)禽蛋新鮮度的指標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種基于光子輻射的禽蛋新鮮度檢測(cè)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(shí)現(xiàn)了禽蛋新鮮度的無損、靈敏、快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前國(guó)內(nèi)食品安全面臨的形勢(shì)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(cè)食品質(zhì)量的科學(xué)儀器。 禽蛋因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，是人類最重要的食品之一。我國(guó)卻至今缺乏禽蛋新鮮度的標(biāo)準(zhǔn)，沒有相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)，不僅在國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)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(chǎng)開發(fā)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的反差。 本項(xiàng)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(píng)價(jià)禽蛋新鮮度的指標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種基于光子輻射的禽蛋新鮮度檢測(cè)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(duì)禽蛋延遲發(fā)光的光子計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了禽蛋新鮮度的無損、快速檢測(cè)。本文分析了禽蛋新鮮度檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，闡述了基于禽蛋光子輻射的新鮮度分類和測(cè)量方法，選擇了產(chǎn)生禽蛋延遲發(fā)光的激勵(lì)光源和光電倍增管，設(shè)計(jì)了暗室、光源和快門控制電路和脈沖計(jì)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(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠精確控制激發(fā)光源的光照時(shí)間、光照強(qiáng)度、電子快門的開閉時(shí)間和采集禽蛋延遲發(fā)光信號(hào)，并能夠保持樣品室溫度恒定，同時(shí)根據(jù)理論計(jì)算，基于Labview軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)編寫了相應(yīng)的信號(hào)采集、處理與報(bào)表軟件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到了項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、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(shí)現(xiàn)禽蛋新鮮度的無損、快速、靈敏檢測(cè)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(duì)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(shí)間，溫控模塊確保被測(cè)樣品環(huán)境溫度恒定；按被測(cè)要求，電子快門驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jì)數(shù)器進(jìn)行光子計(jì)數(shù)而后將信號(hào)經(jīng)USB口送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算以獲得禽蛋的新鮮度。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1. 采用單光子檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)禽蛋光子輻射檢測(cè)； 2. 建立了基于光子輻射的禽蛋新鮮度的無損檢測(cè)方法； 3. 提出基于光子輻射的禽蛋新鮮度表示和分級(jí)方法。 技術(shù)關(guān)鍵：?jiǎn)喂庾訖z測(cè)技術(shù)和延遲發(fā)光采集技術(shù)。 技術(shù)指標(biāo)：短時(shí)間內(nèi)完成禽蛋延遲發(fā)光光子計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)禽蛋新鮮度的無損、快速、靈敏、準(zhǔn)確檢測(cè)。
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(duì)未腐敗的禽蛋新鮮度分級(jí)與檢測(cè)一直是個(gè)難題。民間發(fā)展的眼看、手摸等經(jīng)驗(yàn)方法和低科技含量的檢測(cè)技術(shù)只能區(qū)分“好蛋”和“壞蛋”，無法進(jìn)行準(zhǔn)確分級(jí)和檢測(cè)。目前，國(guó)際上通用的評(píng)價(jià)禽蛋新鮮度的方法是將禽蛋打破，測(cè)量禽蛋中蛋白高度等參數(shù)，計(jì)算出哈夫單位，按哈夫單位對(duì)禽蛋新鮮度作出區(qū)分。這種方法不能做到無損檢測(cè)，對(duì)成批蛋品只能抽檢，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低。國(guó)內(nèi)有關(guān)檢測(cè)禽蛋哈夫單位的儀器尚屬空白，國(guó)外的有關(guān)儀器價(jià)格昂貴。 目前，利用雞蛋對(duì)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(shí)現(xiàn)禽蛋新鮮度檢測(cè)正在研究中，但至今沒有形成成熟的技術(shù)指標(biāo)和測(cè)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(cè)方法，通過對(duì)禽蛋發(fā)出的生物光子的檢測(cè)與分析實(shí)現(xiàn)了禽蛋新鮮度的無損檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)證明本作品開發(fā)的檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)雞蛋新鮮度的測(cè)量結(jié)果與基于哈夫單位的測(cè)量結(jié)果吻合一致。
獲獎(jiǎng)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(qǐng)專利一項(xiàng)： 一種基于光子輻射檢測(cè)禽蛋新鮮度的方法，專利申請(qǐng)?zhí)枺?01110003961.4 3、 獲國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目基金負(fù)責(zé)人：徐永奎，胡海龍項(xiàng)目名稱：基于光子輻射的禽蛋新鮮度檢測(cè)方法項(xiàng)目編號(hào)：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(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 國(guó)家發(fā)明專利
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品圖紙現(xiàn)場(chǎng)演示圖片錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明：將雞蛋放入暗室，開啟快門；設(shè)定光照時(shí)間、光照強(qiáng)度、采樣時(shí)間；依次檢測(cè)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(jí)。 技術(shù)優(yōu)勢(shì)：經(jīng)驗(yàn)法和低科技含量的檢測(cè)技術(shù)對(duì)未腐敗的禽蛋新鮮度無法準(zhǔn)確分級(jí)和檢測(cè)。目前，國(guó)際上通用的評(píng)價(jià)禽蛋新鮮度的方法是哈夫單位法，其缺點(diǎn)是不能無損檢測(cè)，對(duì)成批蛋品只能抽檢，且勞動(dòng)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(duì)禽蛋光子輻射的采集與分析測(cè)量新鮮度，具有無損、快速、精確和靈敏的特點(diǎn)，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 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(chǎng)所用于對(duì)禽蛋、果蔬類、乳肉類等食品的新鮮度檢測(cè)，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(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：相比目前國(guó)際上已有的判斷禽蛋新鮮度的方法和儀器本項(xiàng)目作品具有對(duì)禽蛋新鮮度無損和快速檢測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及價(jià)格優(yōu)勢(shì)。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(chǎng)前景和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值被廣泛看好。
同類課題研究水平概述
- 禽蛋新鮮度檢測(cè)在禽蛋集約化生產(chǎn)、出口貿(mào)易、禽蛋食品安全檢測(cè)、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(jí)與檢測(cè)一直是個(gè)難題。經(jīng)驗(yàn)法和低科技含量的檢測(cè)技術(shù)只能區(qū)分“好蛋”和“壞蛋”，對(duì)未腐敗的禽蛋新鮮度無法進(jìn)行準(zhǔn)確分級(jí)和檢測(cè)。目前國(guó)內(nèi)外通用的測(cè)量禽蛋新鮮度的方法是基于哈夫單位的新鮮度檢測(cè)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(jì)算出的一個(gè)指數(shù)，被美國(guó)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(yàn)結(jié)果受檢驗(yàn)者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等主觀因素影響較大，不能從根本上保證禽蛋新鮮度分級(jí)質(zhì)量，而且這種方法具有生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、測(cè)量周期長(zhǎng)和破壞性測(cè)量等缺點(diǎn)，在成批蛋品只能進(jìn)行抽樣測(cè)量，容易造成漏檢。在檢測(cè)儀器的價(jià)格上，目前國(guó)內(nèi)有關(guān)禽蛋新鮮度檢測(cè)儀器尚屬空白，國(guó)際市場(chǎng)上的有關(guān)儀器價(jià)格在10萬RMB以上，高昂的價(jià)格使其難以推廣。如何實(shí)現(xiàn)禽蛋新鮮度快速、無損、準(zhǔn)確、靈敏地檢測(cè)成為有關(guān)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。 當(dāng)前，國(guó)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(shí)現(xiàn)禽蛋內(nèi)部的新鮮度無損檢測(cè)，但是至今沒有形成成熟的技術(shù)指標(biāo)和測(cè)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(duì)禽蛋超弱光子輻射的采集和分析實(shí)現(xiàn)對(duì)禽蛋新鮮度的測(cè)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(cè)量系統(tǒng)率先實(shí)現(xiàn)了禽蛋新鮮度的無損和精準(zhǔn)測(cè)量，填補(bǔ)了空白。
