發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法,包括對照組產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集、對照組產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的理化檢測、產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型的建立、待測產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集和待測產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別等步驟。本發(fā)明不僅能獲取待測樣品整個表面區(qū)域的圖像信息,且能獲取樣品表面不同區(qū)域的光譜信息,可快速的鑒別出產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力水平,檢測過程簡單、檢測周期短。本發(fā)明可應(yīng)用于快速鑒定產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力。
【專利說明】發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物檢測【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種利用高光譜圖像技術(shù)快速鑒別發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]產(chǎn)酸菌在發(fā)酵食品的生產(chǎn)過程中發(fā)揮著極其重要的作用。如醋酸菌是生產(chǎn)食醋的重要菌種,丙酸菌造就了瑞士埃門塔爾干酪的獨特風(fēng)味,乳酸菌則被廣泛應(yīng)用于發(fā)酵乳制品、肉制品及蔬菜制品等。產(chǎn)酸菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有機酸不僅構(gòu)成了發(fā)酵食品的獨特風(fēng)味和口感,而且能夠抑制食品中有害微生物的繁殖。
[0003]產(chǎn)酸能力是衡量產(chǎn)酸菌活性的重要指標(biāo)。在生產(chǎn)實踐中,為了獲得風(fēng)味和口感更好的發(fā)酵食品,往往需要篩選出產(chǎn)酸能力好的產(chǎn)酸菌作為菌種,用于發(fā)酵食品的生產(chǎn)?,F(xiàn)有的產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的檢測方法主要分為3個步驟:步驟(I)是利用含有pH指示劑的鑒別性培養(yǎng)基鑒別產(chǎn)酸菌,相關(guān)的發(fā)明專利有201080035115.4 ;步驟(2)是分離出步驟(I)中引起培養(yǎng)基變色的產(chǎn)酸菌菌落并進行編號,在相同條件下分別將分離出來的產(chǎn)酸菌接種于培養(yǎng)基中進行次代培養(yǎng);步驟(3)是用理化分析方法定量檢測步驟(2)中次代產(chǎn)酸菌產(chǎn)生的有機酸含量;有機酸含量越多則表示對應(yīng)產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力越強,相關(guān)的文獻(xiàn)報道有《產(chǎn)酸芽孢桿菌的篩選及鑒定》(2008年發(fā)表于《山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報》,第28卷第I期,26-29頁)。該類方法能夠準(zhǔn)確的鑒別產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力,但需要進行兩次產(chǎn)酸菌培養(yǎng)及有機酸含量的定量檢測,檢測過程復(fù)雜,周期長。
[0004]此外,不同種類的微生物其細(xì)胞內(nèi)部有機組分的種類、含量和比例不同,而紅外光譜可以有效表征有機組分的種類、含量和比例差異,因此利用光譜也可以對微生物進行鑒另O,相關(guān)的發(fā)明專利有“用傅立葉紅外光譜鑒別微生物的方法”,申請?zhí)?00910202963.9。該方法首先培養(yǎng)對照微生物和待測微生物的單菌落;隨后將上述單菌落再次進行培養(yǎng),取第二次培養(yǎng)基上的1-2環(huán)菌苔加滅菌水混勻后制成透明的Si片;最后利用光譜儀采集對照微生物Si片和待測微生物Si片的紅外光譜數(shù)據(jù),并根據(jù)兩者光譜數(shù)據(jù)的差異對待測微生物的種類進行鑒別。雖然該方法不需要對待測微生物進行理化檢測,但鑒別過程仍然需要進行多次培養(yǎng)以及專用儀器制作待測微生物的Si片,同時待測微生物在Si片的含量及分布的均勻程度都會對最終的光譜數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的影響,因此該方法難以快速鑒定產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力。
[0005]鑒于此,本發(fā)明提出一種利用高光譜圖像技術(shù)快速鑒別發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的方法以解決上述問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提供發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法,以實現(xiàn)產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒定。
[0007]為了解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明利用高光譜圖像技術(shù)以快速鑒別發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力,利用產(chǎn)酸能力不同的產(chǎn)酸菌對應(yīng)的高光譜圖像信息不同,通過表征不同產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息的差異,對產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力進行快速鑒別,具體技術(shù)方案如下:發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法,其特征在于包括以下步驟:
步驟一,對照組產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集;
步驟二,對照組產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的理化檢測;
步驟三,產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型的建立;
步驟四,待測產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集;
步驟五,待測產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別。
[0008]所述對照組產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集具體過程如下:
過程一,將添加了 pH指示劑的鑒別性培養(yǎng)基置于培養(yǎng)皿中;
過程二,將對照組產(chǎn)酸菌接種于培養(yǎng)皿內(nèi)的鑒別性培養(yǎng)基上,置于37± 1°C的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24tT48h,得到對照組產(chǎn)酸菌的單菌落;
過程三,將培養(yǎng)皿置于高光譜成像系統(tǒng)中進行高光譜圖像采集,得到對照組產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息。
[0009]所述對照組產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的理化檢測具體過程如下:
過程一,針對步驟一中培養(yǎng)得到的對照組產(chǎn)酸菌單菌落,將能夠使培養(yǎng)基發(fā)生顏色變化的單菌落進行編號;
過程二,將已編號的單菌落分別接種`至液體培養(yǎng)基中,置于37±1°C的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)時間為24tT48h,培養(yǎng)時間與步驟一中過程二的培養(yǎng)時間完全一致;
過程三,采用酸堿滴定法測定各單菌落對應(yīng)的培養(yǎng)基內(nèi)的有機酸含量,并根據(jù)有機酸含量的高低將對照組產(chǎn)酸菌劃分為產(chǎn)酸能力強、產(chǎn)酸能力中、產(chǎn)酸能力弱三類。
[0010]所述產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型的建立過程如下:
過程一,對步驟一中得到的對照組產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息,將高光譜圖像中能夠使培養(yǎng)基發(fā)生顏色變化的單菌落進行編號,并使得菌落的編號順序與步驟二中過程一的編號完全一致;
過程二,對步驟一中得到的對照組產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息,按照編號順序分別提取高光譜圖像中各單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜,即分別提取能夠使培養(yǎng)基變色的單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜;
過程三,以各單菌落的平均光譜作為自變量I以步驟二中各單菌落的產(chǎn)酸能力水平作為因變量7,利用化學(xué)計量學(xué)方法確定平均光譜與產(chǎn)酸能力水平的對應(yīng)關(guān)系得到產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別模型7=/^* (Z),其中Y的取值可以為1、2、3,Y值為I時代表產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力強,Y值為2時代表產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力中,Y值為3時代表產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力弱。
[0011]所述待測產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集具體過程如下:
過程一,配制與步驟一中配方完全一致的鑒別性培養(yǎng)基并置于培養(yǎng)皿中;
過程二,將待測產(chǎn)酸菌接種于培養(yǎng)皿內(nèi)的鑒別性培養(yǎng)基上,置于37±l°c的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24tT48h,培養(yǎng)時間與步驟一中過程二的培養(yǎng)時間完全一致,得到待測產(chǎn)酸菌的單菌落;過程三,將培養(yǎng)皿置于高光譜成像系統(tǒng)中進行高光譜圖像采集,得到待測產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息。
[0012]所述待測產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別具體過程如下: 過程一,針對步驟四中得到的待測產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息,將高光譜圖像中能夠使培養(yǎng)基發(fā)生顏色變化的單菌落進行編號;
過程二,針對步驟四中得到的待測產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息,按照編號順序分別提取高光譜圖像中各單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜,即分別提取能夠使培養(yǎng)基變色的單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜X’ ;
過程三,將提取到的平均光譜X’代入步驟三中建立的產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型,計算出待測產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力水平Y(jié)’,即Y’ = F產(chǎn)酸(V )。
[0013]本發(fā)明具有有益效果。高光譜圖像技術(shù)在樣品信息的獲取方面具有獨特的優(yōu)勢,不僅能獲取待測樣品整個表面區(qū)域的圖像信息,又能獲取樣品表面不同區(qū)域的光譜信息。本發(fā)明將產(chǎn)酸菌接種于含PH指示劑的鑒別性培養(yǎng)基上獲得產(chǎn)酸菌的單菌落,利用高光譜圖像技術(shù)同時獲取培養(yǎng)皿內(nèi)所有菌落的高光譜圖像信息,提取產(chǎn)酸菌菌落區(qū)域內(nèi)的平均光譜代入已建立的產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型,即可快速的鑒別出產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力水平。雖然在建立產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型的過程中需要對產(chǎn)酸菌進行兩次培養(yǎng)以及有機酸含量的理化檢測,但是在產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型建立好了以后,僅需要獲取待測產(chǎn)酸菌菌落的高光譜圖像信息結(jié)合產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型即可快速的計算出產(chǎn)酸能力水平。因此,本發(fā)明提出的產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別方案具有檢測過程簡單、檢測周期短的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0015]以下將結(jié)合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0016]以鑒別香醋固態(tài)發(fā)酵階段,醋醅中醋酸菌的產(chǎn)酸能力為例子,詳細(xì)闡述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0017]所述一種利用高光譜圖像技術(shù)快速鑒別香醋醋酸菌產(chǎn)酸能力的方法包含5個步驟:
步驟一,對照組醋酸菌高光譜圖像信息的采集;
步驟二,對照組醋酸菌產(chǎn)酸能力的理化檢測;
步驟三,醋酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型的建立;
步驟四,待測醋酸菌高光譜圖像信息的采集;
步驟五,待測醋酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別。
[0018]所述步驟一對照組醋酸菌高光譜圖像信息的采集包含以下過程:
①配制含PH指示劑的鑒別性培養(yǎng)基,培養(yǎng)基的具體配方為葡萄糖1%,酵母膏1%,蛋白胨0.3%,溴甲酚紫溶液2飛滴,瓊脂2%,無水乙醇6% ;將配制好的培養(yǎng)基置于培養(yǎng)皿中;
②為了讓對照組醋酸菌具有很好的代表性,分別選取醋醅發(fā)酵的不同階段即分層翻醅階段、露底階段以及發(fā)酵成熟階段的微生物菌群接種于培養(yǎng)皿的鑒別性培養(yǎng)基上,置于37°C培養(yǎng)48 h,得到對照組醋酸菌的單菌落;③將長有對照組醋酸菌單菌落的培養(yǎng)皿置于高光譜成像系統(tǒng)中進行高光譜圖像采集,得到對照組醋酸菌的高光譜圖像信息;
所述步驟二對照組醋酸菌產(chǎn)酸能力的理化檢測包含以下過程:
①對步驟一培養(yǎng)得到的對照組醋酸菌單菌落,將能夠使培養(yǎng)基發(fā)生顏色變化的單菌落進行編號;
②將已編號的單菌落分別接種至液體培養(yǎng)基上,液體培養(yǎng)基的配方為葡萄糖1%,酵母膏1%,蛋白胨0.3%,無水乙醇6% ;接種完成后置于37°C的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h ;
③采用酸堿滴定法測定各單菌落對應(yīng)的培養(yǎng)基內(nèi)的有機酸含量,并根據(jù)有機酸含量的高低將對照組醋酸菌劃分為產(chǎn)酸能力強、產(chǎn)酸能力中、產(chǎn)酸能力弱三類;
所述步驟三醋酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型的建立包含以下過程:
①對步驟一中得到的對照組醋酸菌的高光譜圖像信息,將高光譜圖像中能夠使培養(yǎng)基發(fā)生顏色變化的單菌落進行編號,并使得菌落的編號順序與步驟二過程①中的編號完全一致;
②對步驟二中得到的對照組醋酸菌的高光譜圖像信息,按照編號順序分別提取高光譜圖像中各單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜,即分別提取能夠使培養(yǎng)基變色的單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜; ③以各單菌落的平均光譜作為自變量I以步驟二中各單菌落的產(chǎn)酸能力水平作為因變量7,利用支持向量機方法確定平均光譜與產(chǎn)酸能力水平的對應(yīng)關(guān)系得到醋酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別模型7=/^* (Z),其中Y的取值可以為1、2、3,Y值為I時代表醋酸菌的產(chǎn)酸能力強,Y值為2時代表醋酸菌的產(chǎn)酸能力中,Y值為3時代表醋酸菌的產(chǎn)酸能力弱。
[0019]所述步驟四待測醋酸菌高光譜圖像信息的采集包含以下過程:
①配制與步驟一中配方完全一致的鑒別性培養(yǎng)基并置于培養(yǎng)皿中;
②將待測醋酸菌接種于培養(yǎng)皿內(nèi)的鑒別性培養(yǎng)基上,置于37°C的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h,得到待測醋酸菌的單菌落;
③將培養(yǎng)皿置于高光譜成像系統(tǒng)中進行高光譜圖像采集,得到待測醋酸菌的高光譜圖像息
所述步驟五待測醋酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別包含以下過程:
①對步驟四中得到的待測醋酸菌的高光譜圖像信息,將高光譜圖像中能夠使培養(yǎng)基發(fā)生顏色變化的單菌落進行編號;
②對步驟四中得到的待測醋酸菌的高光譜圖像信息,按照編號順序分別提取高光譜圖像中各單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜,即分別提取能夠使培養(yǎng)基變色的單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜Z ;
③將提取到的平均光譜代入步驟三中建立的醋酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型Y二F產(chǎn)酸(X),計算出待測醋酸菌的產(chǎn)酸能力水平為I,二F產(chǎn)酸(X,);當(dāng)I,的值為I時,表示待測醋酸菌的產(chǎn)酸能力強;當(dāng)y’的值為2時,表示待測醋酸菌的產(chǎn)酸能力中;當(dāng)y’的值為3時,表示待測醋酸菌的產(chǎn)酸能力弱。
【權(quán)利要求】
1.發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法,其特征在于包括以下步驟: 步驟一,對照組產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集; 步驟二,對照組產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的理化檢測; 步驟三,產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型的建立; 步驟四,待測產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集; 步驟五,待測產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法,其特征在于所述對照組產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集具體過程如下: 過程一,將添加了 pH指示劑的鑒別性培養(yǎng)基置于培養(yǎng)皿中; 過程二,將對照組產(chǎn)酸菌接種于培養(yǎng)皿內(nèi)的鑒別性培養(yǎng)基上,置于37± 1°C的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24tT48h,得到對照組產(chǎn)酸菌的單菌落; 過程三,將培養(yǎng)皿置于高光譜成像系統(tǒng)中進行高光譜圖像采集,得到對照組產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法,其特征在于所述對照組產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的理化檢測具體過程如下: 過程一,針對步驟一中培養(yǎng)得到的對照組產(chǎn)酸菌單菌落,將能夠使培養(yǎng)基發(fā)生顏色變化的單菌落進行編號; 過程二,將已編號的單菌落分別接種至液體培養(yǎng)基中,置于37±1°C的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)時間為24tT48h,培養(yǎng)時間與步驟一中過程二的培養(yǎng)時間完全一致; 過程三,采用酸堿滴定法測定各單菌落對應(yīng)的培養(yǎng)基內(nèi)的有機酸含量,并根據(jù)有機酸含量的高低將對照組產(chǎn)酸菌劃分為產(chǎn)酸能力強、產(chǎn)酸能力中、產(chǎn)酸能力弱三類。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法,其特征在于所述產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型的建立過程如下: 過程一,對步驟一中得到的對照組產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息,將高光譜圖像中能夠使培養(yǎng)基發(fā)生顏色變化的單菌落進行編號,并使得菌落的編號順序與步驟二中過程一的編號完全一致; 過程二,對步驟一中得到的對照組產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息,按照編號順序分別提取高光譜圖像中各單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜,即分別提取能夠使培養(yǎng)基變色的單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜; 過程三,以各單菌落的平均光譜作為自變量I以步驟二中各單菌落的產(chǎn)酸能力水平作為因變量7,利用化學(xué)計量學(xué)方法確定平均光譜與產(chǎn)酸能力水平的對應(yīng)關(guān)系F 產(chǎn)酸,得到產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別模型Y=F 產(chǎn)酸(X),其中Y的取值可以為1、2、3,Y值為1時代表產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力強,Y值為2時代表產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力中,Y值為3時代表產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力弱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法,其特征在于所述待測產(chǎn)酸菌高光譜圖像信息的采集具體過程如下: 過程一,配制與步驟一中配方完全一致的鑒別性培養(yǎng)基并置于培養(yǎng)皿中;過程二,將待測產(chǎn)酸菌接種于培養(yǎng)皿內(nèi)的鑒別性培養(yǎng)基上,置于37± 1°C的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24tT48h,培養(yǎng)時間與步驟一中過程二的培養(yǎng)時間完全一致,得到待測產(chǎn)酸菌的單菌落;過程三,將培養(yǎng)皿置于高光譜成像系統(tǒng)中進行高光譜圖像采集,得到待測產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵食品產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的快速鑒別方法,其特征在于所述待測產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力的鑒別具體過程如下: 過程一,針對步驟四中得到的待測產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息,將高光譜圖像中能夠使培養(yǎng)基發(fā)生顏色變化的單菌落進行編號; 過程二,針對步驟四中得到的待測產(chǎn)酸菌的高光譜圖像信息,按照編號順序分別提取高光譜圖像中各單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜,即分別提取能夠使培養(yǎng)基變色的單菌落所在區(qū)域內(nèi)的平均光譜X’ ; 過程三,將提取到的平均光譜X’代入步驟三中建立的產(chǎn)酸菌產(chǎn)酸能力鑒別模型,計算出待測產(chǎn)酸菌的產(chǎn)酸能力 水平Y(jié)’,即Y’ = F產(chǎn)酸(V )。
【文檔編號】G01N21/25GK103616335SQ201310626274
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】鄒小波, 朱瑤迪, 石吉勇, 趙杰文, 黃曉瑋, 李志華 申請人:江蘇大學(xué)