一种快速检测粮食中霉菌毒素的成套设备及检测方法

1.本发明属于食品安全检测的技术领域，具体涉及一种快速检测粮食中霉菌毒素的成套设备及检测方法。


背景技术：

2.自然界中的霉菌分布广泛，对各类农产品污染的机会很多，可以说所有农产品上都可能有霉菌生存。如在粮食加工及制作成品的过程中，油料作物的种子、水果、干果、肉类制品、乳制品、发酵食品等均发现过霉菌毒素。
3.霉菌及霉菌毒素污染农产品后，引起的危害主要有两个方面：一是霉菌引起的农产品变质，降低食用价值，甚至不能食用，每年全世界平均至少有2%的粮食因为霉变而不能食用；二是霉菌如在农产品或饲料中产毒可引起人畜霉菌毒素中毒，其中由霉菌毒素引起的中毒是影响农产品安全的重要因素。
4.现有的霉菌检测均需要采样保存，然后带至实验室中检测，检测流程冗长，不能快速检测出食品安全，耽误粮食的运输和存储等，现有的现场采用的检测设备，均通过人工操作，带上多种设备进行组合操作，在操作过程中，很多提取液和稀释液均暴露在空气中，同时提取和稀释效果不佳，造成霉菌检测范围偏差，影响了检测结果，易造成食品安全问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种快速检测粮食中霉菌毒素的成套设备及其检测方法，解决相关技术中存在的在现场检测过程中，提取和稀释容易暴露在空气中的技术问题。
6.本发明是通过以下技术方案来解决该技术问题的：一种快速检测粮食中霉菌毒素的成套设备，包括设备工具箱、制备机构、离心机构、八通道胶体金检测仪、检测试纸和制备液罐，设备工具箱内部设有放置槽，制备机构、离心机构、八通道胶体金检测仪、检测试纸和制备液罐安放在对应的放置槽内；制备机构包括立架、粉碎单元和稀释单元，粉碎单元和稀释单元分别安装于立架的两侧，且立架在成套设备对粮食样品检测作业时，立架呈立状结构；该成套设备用于粮食样品制备样品提取液时，离心机构安装在粉碎单元的下方，且粉碎单元与离心机构的内部相连通，制备液罐安装在离心机构的外侧上，离心机构包括电机、离心罐和启闭单元，启闭单元安装于离心罐的开口端，且电机的输出轴安装在离心罐远离开口端的一侧；粉碎单元粉碎粮食样品，粉碎后的粮食样品通过启闭单元进入离心罐内，制备液罐内存储有制备液，制备液进入离心罐的内部，制备液和粉碎后粮食样品混合成样品提取液；启闭单元包括驱动件和水平闭合扇板，水平闭合扇板的内侧壁设有竖向闭合弧板，驱动件驱动水平闭合扇板向中闭合时，竖向闭合弧板向中交错咬合闭合，竖向闭合弧板的内侧壁设有端闭合扇板，端闭合扇板在竖向闭合弧板的带动下向中闭合，并密封交错咬
合竖向闭合弧板的端侧；电机带动离心罐转动时，交错咬合的竖向闭合弧板靠近端闭合扇板一端延伸至离心罐的内部，样品提取液中液体部沿着竖向闭合弧板的外壁攀升，样品提取液中固体部沿着离心罐的侧壁向下滑动，样品提取液中液体部和固体部分离；该成套设备用于样品提取液制备样品稀释液时，离心机构安装至稀释单元的上方，离心罐倒置，启闭单元位于离心罐的开口端下方，样品提取液中液体部和固体部分层，固体部贴合在竖向闭合弧板的外壁分布，启闭单元开启时，竖向闭合弧板向外运动，带动固体部贴合离心罐的侧壁，液体部连通至稀释单元的内部。
7.作为本发明的进一步优化方案，所述驱动件包括联动齿盘、啮合齿轮和驱动齿轮，所述联动齿盘的内侧设有一圈齿牙，且联动齿盘靠近驱动齿轮的一侧设有局部齿牙，联动齿盘通过局部齿牙与驱动齿轮相连接，所述啮合齿轮与联动齿盘的内侧齿牙相连接，水平闭合扇板的一端固定连接在啮合齿轮的上表面，驱动齿轮驱动联动齿盘转动时，联动齿盘带动其内壁所连接的啮合齿轮转动，水平闭合扇板绕着啮合齿轮的中心处为轴心向中转动。
8.作为本发明的进一步优化方案，所述联动齿盘的一侧设有旋钮，且旋钮的底侧设有齿牙，旋钮的底侧通过齿牙与驱动齿轮相连接。
9.作为本发明的进一步优化方案，所述粉碎单元包括样品罐和粉碎器，样品罐安装于立架的一侧，粉碎器安装于样品罐的底端，粉碎器用于粉碎粮食样品。
10.作为本发明的进一步优化方案，所述稀释单元包括稀释器体和释放阀，所述释放阀安装在稀释器体的底端，释放阀用于释放稀释后的样品提取液。
11.作为本发明的进一步优化方案，所述稀释器体的侧向设有稀释液注入接头，且稀释液注入接头用于连接制备液罐，稀释液注入接头所连接的制备液罐内部设有稀释液。
12.作为本发明的进一步优化方案，所述立架靠近稀释单元的一侧外壁设有试剂点滴托板，试剂点滴托板位于释放阀的下方，检测试纸水平放置至试剂点滴托板上表面承接稀释后样品。
13.作为本发明的进一步优化方案，所述粉碎器包括壳体、摇把和粉碎辊，所述摇把的一端安装在粉碎辊的端部，且粉碎辊与壳体的内壁之间形成咬合配合。
14.作为本发明的进一步优化方案，所述设备工具箱内还设有快拆支架，且快拆支架在成套设备对粮食样品检测作业时，快拆支架安装在立架的底端外壁上。
15.一种快速检测粮食中霉菌毒素的成套设备的检测方法，包括以下步骤：s1：对粮食谷物进行安全测试前，需要先架设设备，将快拆支架安装至立架的底端，并将快拆支架垂直放置在水平面上，接着取出制备液罐安装至离心机构和稀释单元的对应连接处，再将离心机构安装在制备机构下方的第一卡接件内，开始进行测试作业；s2：取称重后样品输入至样品罐内，样品通过样品罐底部的通道落入至粉碎器内，粉碎器通过摇把手动转动，带动粉碎辊和壳体内壁之间咬合挤压、摩擦粉碎样品，使样品粉碎成小颗粒，落入至启闭单元上，此时启闭单元为密闭结构；s3：通过制备液罐推送定量的提取液，提取液与样品之间按照比例混合，提取液进入离心罐内，接着将启闭单元开启，粉碎后样品进入离心罐内，再将启闭单元关闭，此时启闭单元所连接的竖向闭合弧板也同步闭合，形成一个锥形结构，延伸至离心罐的内部，离心
罐在电机的驱动下转动，样品中成分在转动作用下，进入到提取液中，提取液由于受到呈锥形的竖向闭合弧板外表面挤压，提取液会形成爬杆效应，提取液向上攀升，样品中固体部则在离心作用下，快速贴合离心罐内壁并向下滑动；s4：在离心机构作业后，将整个离心机构取下，倒置后，第二卡接件位于稀释单元上方，将离心罐一端安装至第二卡接件上，使离心罐的底端正对稀释单元的上方，离心后的样品提取液在离心罐内静置1-3min后，样品提取液的固体部和液体部分层，固体部积在竖向闭合弧板的外壁上，打开启闭单元时，竖向闭合弧板向离心罐的侧壁挤压，带动固体部被贴合至离心罐内壁上，液体部则快速通过开启的启闭单元进入至稀释单元内；s5：通过连接在稀释单元上的制备液罐注入稀释液至稀释单元内，注入的稀释液和提取液之间是按照比例混合的，混合静置后，通过下部的释放阀释放，测试相应参数的检测试纸均水平放置在试剂点滴托板上，稀释后的提取液滴落至检测试纸后，将检测试纸插入至八通道胶体金检测仪的检测端，通过八通道胶体金检测仪上显示模块显示出参数，进而判断出该参数是否超标；s6：通过释放阀可释放多次，每次检测不同参数指标时，更换对应的检测试纸，将滴上试剂的检测试纸插入至八通道胶体金检测仪内检测，记录八通道胶体金检测仪给出检测结果，得到粮食样品中各项参数指标值的超标情况。
16.本发明的有益效果在于：本发明中采用集成式设备，设备结构紧凑，携带方便，在户外可实现粉碎、提取、稀释及取样的功能，同时其检测精度可达到实验室检测精度的85%以上，在进行检测过程中，样品、提取液和稀释液始终密闭处理，减少外界霉菌干扰；本发明中启闭单元中所连接的竖向闭合弧板随着水平闭合扇板转动，形成一个锥形结构，延伸至离心罐的内部，提取液会形成爬杆效应，提取液向上攀升，加快样品中固体部和液体部分离，提高离心效率；本发明中稀释过程中，启闭单元中所连接的竖向闭合弧板随着水平闭合扇板转动，开启时，竖向闭合弧板会带动提取液中固体部贴合壁体，避免滤纸过滤，或者试剂枪抽取试剂的流程，提高样品中提取物的快速分离效果，减少提取液与外界接触几率。
附图说明
17.图1是本发明提出的一种快速检测粮食中霉菌毒素的成套设备的设备工具箱开启状态俯视结构示意图；图2是图1中的设备工具箱开启状态的主视结构示意图；图3是图1中成套设备为使用状态的结构示意图；图4是图3中成套设备为使用状态的侧视结构示意图；图5是图3中离心机构安装至稀释单元状态下的结构示意图；图6是图4中的安装件竖截面的结构示意图；图7是图5中安装件的竖截面结构示意图；图8是本发明提出的一种快速检测粮食中霉菌毒素的成套设备的启闭单元结构示意图；图9是图8中启闭单元为开启状态的主视结构示意图；
图10是图8中启闭单元为闭合状态的主视结构示意图；图11是图10中启闭单元为闭合状态的俯视结构示意图。
18.图中：100、设备工具箱；200、制备机构；210、样品罐；220、粉碎器；230、第一卡接件；240、立架；250、稀释单元；251、稀释器体；252、第二卡接件；253、稀释液注入接头；254、释放阀；260、试剂点滴托板；300、离心机构；310、电机；320、安装件；321、托座；322、提取液注入接头；323、离心罐；324、连接轴；330、启闭单元；331、联动齿盘；332、旋钮；333、驱动齿轮；334、水平闭合扇板；335、竖向闭合弧板；336、啮合齿轮；337、端闭合扇板；400、快拆支架；500、八通道胶体金检测仪；600、检测试纸；700、制备液罐。
具体实施方式
19.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
20.实施例一参阅图1-图11所示，一种快速检测粮食中霉菌毒素的成套设备，包括设备工具箱100、制备机构200、离心机构300、八通道胶体金检测仪500、检测试纸600和制备液罐700，设备工具箱100内部设有放置槽，制备机构200、离心机构300、八通道胶体金检测仪500、检测试纸600和制备液罐700安放在对应的放置槽内；制备机构200包括立架240、粉碎单元和稀释单元250，粉碎单元和稀释单元250分别安装于立架240的两侧，且立架240在成套设备对粮食样品检测作业时，立架240呈立状结构；该成套设备用于粮食样品制备样品提取液时，离心机构300安装在粉碎单元的下方，且粉碎单元与离心机构300的内部相连通，制备液罐700安装在离心机构300的外侧上，离心机构300包括电机310、离心罐323和启闭单元330，启闭单元330安装于离心罐323的开口端，且电机310的输出轴安装在离心罐323远离开口端的一侧；离心罐323的远离开口端一侧连接有连接轴324，连接轴324用于与电机310的输出轴相连接；粉碎单元粉碎粮食样品，粉碎后的粮食样品通过启闭单元330进入离心罐323内，制备液罐700内存储有制备液，制备液进入离心罐323的内部，制备液和粉碎后粮食样品混合成样品提取液；启闭单元330为虹膜结构，启闭单元330包括驱动件和水平闭合扇板334，水平闭合扇板334的内侧壁设有竖向闭合弧板335，驱动件驱动水平闭合扇板334向中闭合时，竖向闭合弧板335向中交错咬合闭合，竖向闭合弧板335的内侧壁设有端闭合扇板337，端闭合扇板337在竖向闭合弧板335的带动下向中闭合，并密封交错咬合竖向闭合弧板335的端侧；电机310带动离心罐323转动时，交错咬合的竖向闭合弧板335靠近端闭合扇板337一端延伸至离心罐323的内部，样品提取液中液体部沿着竖向闭合弧板335的外壁攀升，样品提取液中固体部沿着离心罐323的侧壁向下滑动，样品提取液中液体部和固体部分离；电机310的输出轴一端安装有安装件320，安装件320包括托座321，托座321内部设有锥形空腔，提取液注入接头322设于托座321的一侧，并延伸至离心罐323的开口端，便于
注入提取液，离心罐323也设置成与锥形空腔适配的锥形结构，离心罐323可在锥形空腔内转动，进而实现离心作业；需要补充说明的是，竖向闭合弧板335在启闭单元330关闭时，竖向闭合弧板335的侧面是相互贴合的，有部分侧面之间是相互叠合的，且启闭单元330开启时，竖向闭合弧板335的侧边是相对的，一圈竖向闭合弧板335形成一个完整的贴合离心罐323侧壁的锥形结构；该成套设备用于样品提取液制备样品稀释液时，离心后，需将离心机构300从制备机构200上拆下，并将其安装在稀释单元250的上方时，此时离心罐323倒置，启闭单元330位于离心罐323的开口端下方，启闭单元330是关闭状态，等待样品提取液静置，静置后液体部和固体部分层，固体部贴合在竖向闭合弧板335的外壁分布，启闭单元330开启时，竖向闭合弧板335向外运动，带动固体部贴合离心罐323的侧壁，液体部连通至稀释单元250的内部。
21.驱动件包括联动齿盘331、啮合齿轮336和驱动齿轮333，联动齿盘331的内侧设有一圈齿牙，且联动齿盘331靠近驱动齿轮333的一侧设有局部齿牙，联动齿盘331通过局部齿牙与驱动齿轮333相连接，啮合齿轮336与联动齿盘331的内侧齿牙相连接，水平闭合扇板334的一端固定连接在啮合齿轮336的上表面，驱动齿轮333驱动联动齿盘331转动时，联动齿盘331带动其内壁所连接的啮合齿轮336转动，水平闭合扇板334绕着啮合齿轮336的中心处为轴心向中转动。
22.联动齿盘331的一侧设有旋钮332，且旋钮332的底侧设有齿牙，旋钮332的底侧通过齿牙与驱动齿轮333相连接。
23.粉碎单元包括样品罐210和粉碎器220，样品罐210安装于立架240的一侧，粉碎器220安装于样品罐210的底端，粉碎器220用于粉碎粮食样品。
24.稀释单元250包括稀释器体251和释放阀254，释放阀254安装在稀释器体251的底端，释放阀254用于释放稀释后的样品提取液。
25.稀释器体251的侧向设有稀释液注入接头253，且稀释液注入接头253用于连接制备液罐700，稀释液注入接头253所连接的制备液罐700内部设有稀释液。
26.制备液罐700类似于注射器结构，其上有具体的刻度参数，通过刻度参数可以观察注入至稀释单元250或离心机构300内部的制备液的量，制备液罐700包括稀释剂注射器和提取液注射器两种，在设备工具箱100内设有多组；立架240靠近稀释单元250的一侧外壁设有试剂点滴托板260，试剂点滴托板260位于释放阀254的下方，检测试纸600水平放置至试剂点滴托板260上表面承接稀释后样品。
27.粉碎器220包括壳体、摇把和粉碎辊，摇把的一端安装在粉碎辊的端部，且粉碎辊与壳体的内壁之间形成咬合配合。
28.壳体内侧设有与粉碎辊相适配的粉碎槽道，粉碎辊外壁设有粉碎刀片等辅助粉碎的结构，用于快速粉碎样品，形成小颗粒，便于与提取液快速混合；设备工具箱100内还设有快拆支架400，且快拆支架400在成套设备对粮食样品检测作业时，快拆支架400安装在立架240的底端外壁上。
29.如图3中所示，快拆支架400为现有的三脚架结构，其上端设有连接件，可与立架240的底侧之间形成稳定的连接结构，便于架设设备进行测试操作；一种快速检测粮食中霉菌毒素的成套设备的检测方法，包括以下步骤：
s1：对粮食谷物进行安全测试前，需要先架设设备，将快拆支架400安装至立架240的底端，并将快拆支架400垂直放置在水平面上，接着取出制备液罐700安装至离心机构300和稀释单元250的对应连接处，再将离心机构300安装在制备机构200下方的第一卡接件230内，开始进行测试作业；第一卡接件230包括但不限于卡扣状，离心机构300上方设有卡扣件，使其相对插接时，启闭单元330的端面与粉碎器220的下料端对通；s2：取称重后样品输入至样品罐210内，样品通过样品罐210底部的通道落入至粉碎器220内，粉碎器220通过摇把手动转动，带动粉碎辊和壳体内壁之间咬合挤压、摩擦粉碎样品，使样品粉碎成小颗粒，落入至启闭单元330上，此时启闭单元330为密闭结构；s3：通过制备液罐700推送定量的提取液，提取液与样品之间按照比例混合，如样品为2.0mg，则提取液为3.0-4.0ml，提取液进入离心罐323内，接着将启闭单元330开启，粉碎后样品进入离心罐323内，再将启闭单元330关闭，此时启闭单元330所连接的竖向闭合弧板335也同步闭合，形成一个锥形结构，延伸至离心罐323的内部，离心罐323在电机310的驱动下转动，样品中成分在转动作用下，进入到提取液中，提取液由于受到呈锥形的竖向闭合弧板335外表面挤压，提取液会形成爬杆效应，提取液向上攀升，样品中固体部则在离心作用下，快速贴合离心罐323内壁并向下滑动；具体的，启闭单元330的启闭流程如下：关闭时，转动旋钮332，旋钮332底侧的齿牙带动驱动齿轮333转动，驱动齿轮333安装于启闭单元330的架体上，驱动齿轮333啮合连接的联动齿盘331上局部齿牙被拨动，即带动联动齿盘331转动，联动齿盘331转动带动内部的啮合齿轮336转动，啮合齿轮336的转动引起其上所连接的水平闭合扇板334转动，水平闭合扇板334的结构如图8所示，且每个扇板的侧壁之间相互贴合，可在旋钮332转动作用下，同步转动，形成向中闭合的状态；开启时，反向转动旋钮332，带动驱动齿轮333、联动齿盘331和啮合齿轮336反向转动，进而实现了开启；在进行启闭过程中，水平闭合扇板334所连接的竖向闭合弧板335同步启闭，带动内部的端闭合扇板337与水平闭合扇板334形成相似的启闭状态，实现竖向闭合弧板335端部的闭合；s4：在离心机构300作业后，将离心机构300取下，倒置后，将离心罐323一端安装至第二卡接件252上，第二卡接件252位于稀释单元250上方，使离心罐323的底端正对稀释单元250的上方，离心后的样品提取液在离心罐323内静置1-3min后，样品提取液的固体部和液体部分层，固体部积在竖向闭合弧板335的外壁上，打开启闭单元330时，竖向闭合弧板335向离心罐323的侧壁挤压，带动固体部被贴合至离心罐323内壁上，液体部则快速通过开启的启闭单元330进入至稀释单元250内；第二卡接件252包括但不限于卡扣状，离心机构300上方设有卡扣件，使其相对插接时，启闭单元330的端面与稀释器体251的进料端对通；s5：通过连接在稀释单元250上的制备液罐700注入稀释液至稀释单元250内，注入的稀释液和提取液之间是按照比例混合的，如提取液为1.5ml，则提取液为2.3-3.5ml，混合静置后，通过下部的释放阀254释放，测试相应参数的检测试纸600均水平放置在试剂点滴托板260上，稀释后的提取液滴落至检测试纸600后，将检测试纸600插入至八通道胶体金检
测仪500的检测端，通过八通道胶体金检测仪500上显示模块显示出参数，进而判断出该参数是否超标；s6：通过释放阀254可释放多次，每次检测不同参数指标时，更换对应的检测试纸600，将滴上试剂的检测试纸600插入至八通道胶体金检测仪500内检测，记录八通道胶体金检测仪500给出检测结果，可得到粮食样品中各项参数指标值的超标情况。
30.八通道胶体金检测仪500为现有的设备，其利用光敏传感器测量衰减信号强度原理，可适用于pct、hiv、crp、nt-pro bnp、myo等胶体金免疫层析项目；检测试纸600包括但不限于赤霉烯酮胶体金检测卡、黄曲霉毒素b胶体金检测卡、赭曲霉毒素a胶体金检测卡、呕吐毒素胶体金检测卡、杂色曲霉素胶体金检测卡、烟曲霉震颤素胶体金检测卡、单端孢霉烯化合物胶体金检测卡、伏马菌素以及展青霉素胶体金检测卡、橘青霉素胶体金检测卡、黄绿青霉素胶体金检测卡等，可用于检测赤霉烯酮素、黄曲霉毒素b、赭曲霉毒素a、呕吐毒素等影响安全的霉菌。
31.上面结合附图对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，在不脱离本实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。