基于电子鼻对水果主要腐败微生物的早期判别开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

水果是人们日常生活中不可缺少的食品之一，它含有丰富的碳水化合物、有机酸、维生素及无机盐，是人类重要的营养源。也正是由于新鲜水果含有高浓度的糖分和其它营养物质，以及适合微生物生长的理想水活性，同时其较低的ph值特别适合真菌生长，果实易潜入多种真菌而肉眼不易检出。腐败微生物在繁殖过程中产生大量有毒物质，易导致水果食用品质降低，加速腐烂变质过程，缩短了货架期，造成巨大经济损失。因此，微生物控制是水果质量安全控制中的关键问题。

水果采后常见的致腐菌有灰葡萄孢霉（botrytis cinerea）、根霉（rhizopus sp.）、炭疽菌（colletotrichum sp.）等。目前常用的细菌检测方法大致包括分离培养鉴定法、生化鉴定法、酶联免疫吸附法（elisa）、dna 杂交和定量 pcr （quantitative polymerase chain reaction，qpcr）等方法。传统的细菌检验方法灵敏度高，费用低，但检测所需时间较长且工作量庞大。现代免疫学和分子生物学特异性好效率高，但一般样品预处理过程比较复杂，且较难达到实时检测的目的。

电子鼻是模仿人和动物的鼻子，用于分析、识别、检测复杂气味和挥发性成分的新型仪器。电子鼻根据对不同样品的气味信息进行简单的比对分析，通过采集标样信息建立数据库，再利用化学计量学的统计分析方法对未知样品进行定性和定量分析。与常用的分析仪器相比，电子鼻具有客观、准确、快捷地评价气味，并且重复性好的特点。样品无须前处理，不用有机溶剂，是一种绿色的仿生检测仪器，且便于携带，可进行实时检测。更为突出的是它灵敏度高、测量数据与人类的感官评价相关性好。邓高燕等利用电子鼻技术对两种细菌在菌株水平上挥发性代谢产物进行研究，表明利用电子鼻进行区分和鉴定具有一定的可行性。青勋涛等利用自己开发的气味浓缩电子鼻提高了两株病原菌的区分能力，表明电子鼻技术在微生物快速检测上具有应用潜力。喻勇新等利用电子鼻技术检测普通过夜培养后的三种细菌培养液，concina 等将其应用到加工番茄中的微生物污染检测。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标及内容：为了实现电子鼻对水果中常见腐败菌的早期判别，在PDA培养基上分别接种灰葡萄孢霉、根霉和炭疽菌3种水果主要病原菌，以无菌水处理为对照，利用 PEN3型电子鼻每12h提取病原菌的气味，同时利用气质联用技术（GC-MS）分析其挥发性组分。

拟解决的关键问题：通过PCA分析，区分各病原菌处理组和对照组。

3. 研究的方法与方案

1 试验方法

1.1菌悬液的制备与接种

将病原菌接种到pda培养基上，在26 ℃活化培养710天之后，用无菌水（含有0.05% tween-80）冲洗下孢子，通过血球计数法，分别吸取浓度为1107spores/ml灰葡萄孢霉、根霉、炭疽菌悬浮液100ul在直径为90mm的平板上铺板，对照组用无菌水（ck），28℃下培养。

1.2 传感器响应值测定

提取培养第0h、12h、24h、36h、48h的培养基电子鼻响应值，将平板样品放置于1l的烧杯中，并用锡箔纸封口，于28℃下静置30min后进行电子鼻测定。实验参数为：流速400ml/min，测定时间60s，洗气时间110s，样品准备时间5s，自动调零时间5s。每种菌每次测定60个平板。

1.3 气质联用法测定挥发性物质

每种处理组取9个平板，每三个平板为一个样品单元，设三个平行。将培养基切碎放入250ml的锥形瓶内密封后放到28℃水浴锅，用老化过的pdms/dvb萃取头萃取40min。气质联用（gas chromatography mass spectrometry, gc-ms）测定方法参照thomas rh等[28]的研究。气相色谱仪进样口温度设为240 ℃，pdms/dvb萃取头于进样口解析3 min；柱温：50 ℃保持5 min，然后以2 ℃/ min升至200 ℃，保持10 min；fid检测器，240 ℃；离子源温度230 ℃；载气he，流速1 ml/min；扫描范围：质荷比m/z 30-450。各组分经nist谱库(2008版)检索确定，仅选择匹配度大于80%的组分。

4. 研究创新点

电子鼻是一种仿生的快速无损检测设备，避免了传统检测方法的费时费力以及对农产品本身的巨大损耗；另一方面，以往的电子鼻研究实验一般是通过电子鼻技术直接对染菌水果进行检测分析，但本实验从病原菌本身出发，以求发现腐败菌的生长是否与水果腐败变质有内在联系。

5. 研究计划与进展

初期：（2013年9-10月）查阅相关文献，设计合理试验方案；

中期：（2013年11-12月）依照试验方案进行试验，并一边记录分析数据，以便临时修改试验方案；

后期：（2014年4-5月）通过数据分析，结合大量相关文献，得出合理可信的结论，并完成毕业论文的初稿，在导师修改后定稿。