基于电化学传感器检测农副产品黄曲霉毒素B1的研究进展

黄曲霉毒素B1是农副产品中最常见的真菌毒素之一,具有诱变、致畸、免疫抑制和致癌的作用。为了减少黄曲霉毒素B1带来的危害,开发可靠的方法来检测农副产品中的黄曲霉毒素B1十分重要。传统的检测方法难以满足现代农业中现场、快速检测的需求,而电化学传感器具有制备简单、便于携带、灵敏度高和选择性强等特点,因而备受关注。根据识别元件的不同,黄曲霉毒素B1的电化学传感器可以分为基于适配体的传感器、基于免疫反应的传感器、基于分子印迹的传感器。研究者们又根据不同的感知策略、纳米材料研发了多种类型的黄曲霉毒素B1电化学传感器。该研究综述了近5年来（2019—2023年间）黄曲霉毒素B1电化学传感器的研究进展,列举了具有代表性的实例,讨论了基于不同识别元件的传感器的传感机理和不同的信号产生策略,对这些传感器的性能进行了对比。并分析了不同识别元件的优缺点,探讨了基于不同原理的黄曲霉毒素B1电化学传感器的不足之处和发展方向,如需要开发新型的识别元件、研发新的纳米材料并提高纳米材料的制备技术、不同传感策略的联合应用、研发多种毒素同时检测的传感器、简化修饰步骤提高传感器稳定性等,以期为实现黄曲霉毒素B1电化学传感器的实际应用提供参考。     

碳点合成及用于检测汞离子的碳点荧光传感器研究进展

汞离子（Hg2+）是出现频率最高、毒性最强的重金属污染物之一,由于具有持久性、易迁移性、易富集性等特点,会严重破坏农作物的生长环境,影响农作物的发育,进一步威胁农产品的质量安全和人类身体健康。传统的Hg2+检测方法存在仪器耗资昂贵、操作要求高等局限。而荧光法操作简便,灵敏度高。其中,荧光探针是影响荧光分析性能的关键因素。碳点（CDs）具有制备简单、荧光效率高、生物相容性好等优点,基于CDs构建的荧光传感器在农业信息感知领域引起了广泛的关注。该研究主要综述了合成CDs的生物质来源及其构建的传感器在农业传感领域的应用,以及基于CDs构建的荧光猝灭型、荧光增强型、比率型荧光传感器在Hg2+检测方面的应用。分析了基于CDs构建的荧光传感器在农业传感领域的瓶颈问题及发展趋势,指出开发便携式设备实现Hg2+或多组分的同时、快速、可视化检测是本领域的发展方向之一。     

电化学免疫传感器快速检测农产品中的毒死蜱

研究了一种无标记的电化学免疫传感器,用于农产品中的毒死蜱农药残留的快速检测。将毒死蜱人工抗原作为生物识别元件固定在金电极的表面,采用间接竞争法原理,样品中的被测组分与电极上的固定化包被抗原竞争性结合溶液中的抗体。抗体抗原结合反应通过电化学阻抗谱和石英晶体微天平进行表征。将该免疫传感器用于检测青菜、苹果等农产品中的毒死蜱农药残留。结果表明,此免疫传感器灵敏度好、准确度高;对毒死蜱农药的检测限为0.01μg/mL,回收率大于85%,检测时间小于1 h,变异系数小于5%,传感器经过再生处理后能重复使用,经济性较好。该研究可为实现快速检测农产品中农药残留传感器的商品化提供参考。     

机器视觉技术在农产品检测中的应用研究

机器视觉技术在农产品检测领域得到了广泛的应用,并随着相关技术的不断成熟和发展,机器视觉在农产品检测领域中的应用必将对传统检测模式产生巨大影响。本文分析了机器视觉技术在农产品检测中的应用现状,提出了应用中出现的问题,并为未来的研究方向进行了初步的探讨。     

农业机器人视觉传感系统的实现与应用研究

论述了农业机器人视觉传感系统的主要实现技术和当前的应用现状,包括基于视觉传感原理的距离检测技术,基于视觉传感原理的工作对象特征识别技术和基于视觉传感原理的运动导航技术.基于双目立体视觉的测距方法可应用于葡萄和番茄采摘机器人,配备激光光源和红外光源的测距系统可在室外有效抵抗日光变化对检测结果的影响.几何形状、灰度级、颜色,尤其是农产品表面的反射光谱特性,可以用于农业机器人识别操作对象.人工路标方法是实现农业机器人视觉导航的简单方法,另外,直接基于田间作物在空间排列的特征也可实现农业机器人的视觉导航.最后讨论了农业机器人视觉传感系统的未来发展趋势.     

农业机器人视觉传感系统的实现与应用研究进展

论述了农业机器人视觉传感系统的主要实现技术和当前的应用现状，包括基于视觉传感原理的距离检测技术，基于视觉传感原理的工作对象特征识别技术和基于视觉传感原理的运动导航技术。基于双目立体视觉的测距方法可应用于葡萄和番茄采摘机器人，配备激光光源和红外光源的测距系统可在室外有效抵抗日光变化对检测结果的影响。几何形状、灰度级、颜色，尤其是农产品表面的反射光谱特性，可以用于农业机器人识别操作对象。人工路标方法是实现农业机器人视觉导航的简单方法，另外，直接基于田间作物在空间排列的特征也可实现农业机器人的视觉导航。最后讨论了农业机器人视觉传感系统的未来发展趋势。     

柔性可穿戴传感技术在智慧渔业中的应用进展

随着智慧渔业的发展,现代渔业中运用的先进传感设备越来越多。近年来,柔性传感技术凭借出色的可拉伸性和生物相容性,既良好地实现了刚性和植入型传感器的传感功能,又弥补了传统传感器体积重量大、生物不相容的缺陷,拓宽了传感器在渔业应用的范围,显示出巨大的应用潜力。该文系统地阐述了柔性传感装置使用的柔性材料、制造工艺、供能和通信系统,总结并分析了柔性可穿戴传感技术在鱼类运动监测、水环境监测、水产品质量检测3个方面的应用及其优缺点。最后,讨论了可穿戴设备在渔业应用中的机遇和挑战,认为其在低成本制备、多功能集成、新材料开发、应用场景的挖掘等方面具有较大的发展潜力,有广阔的应用前景,同时指出提高复杂条件下可穿戴设备传感的稳定性和可靠性、设计多参数一体化检测的微型传感系统、开发可靠的可穿戴设备自供电模块和拓展应用场景是柔性可穿戴技术在智慧渔业领域的重要发展方向。     

农产品中真菌毒素风险削除技术应用及发展趋势

本文基于风险综合防控角度,介绍了风险控制环节如何削除农产品中真菌毒素的相关技术及其应用现状,其中包括传统物理法、化学法和生物学法,以及目前国内外相对前沿的技术动态,为我国农产品中真菌毒素控制策略制定及其技术研发应用提供一定借鉴和参考。     

微弱发光技术在农产品检测中的应用研究进展

微弱发光分析技术灵敏度高、操作简单，作为一门新兴的技术已受到普遍关注。该文综述了近年来国内外微弱发光分析技术在农产品检测中的应用研究现状、微弱发光的检测原理和检测系统，指出了该方法在农产品检测的应用中需要解决的问题，并在此基础上指出探索生物微弱发光的机制，寻找更优良的发光试剂及新的发光体系，多功能光子检测系统的开发及光子信号分析模型的建立是今后主要的研究方向。     

音频技术在禽畜养殖与果蔬种植中的应用研究进展

随着信息技术的发展,音频技术凭借其快速、准确、成本低,且非接触、无侵入的优点,被广泛应用于现代农业禽畜养殖与果蔬种植等领域,已成为推动农业数字化、智能化的关键技术之一。该文阐述了音频增强技术如传统滤波法、短时谱估计法和小波去噪法在禽畜果植中的研究与应用,综述了音频识别技术在农产品无损检测、动物疾病与健康监测、物种识别与病虫害检测等方面的研究成果,同时分析了音频控制技术在果蔬种植和禽畜养殖中的研究进展,在此基础上总结了现阶段禽畜果植音频增强技术、音频识别技术与音频控制技术面临的问题,并指出其未来可能的研究发展方向,以期为禽畜果植领域音频技术的研究与应用提供参考。     

Agricultural machinery safety alert system using ultrasonic sensors

This article introduces a conceptual safety alert system using ultrasonic sensors. The safety alert system was designed to detect moving objects in the vicinity of agricultural machinery. This system uses two ultrasonic sensors to detect the distances between the sensors and the moving object and a position detection algorithm to determine the moving object's position relative to the machinery. A stationary test bench was built to prove the concept of the safety sensing system. Validation tests in an outdoor environment indicated that the conceptual safety alert system was capable of detecting the position of a moving object in the vicinity of agricultural machinery in real time, and generating a timely warning signal to raise the attention of the operator for ensuring safe operations. This result proved that the conceptual system has tremendous potential for agricultural machinery applications.     

面向智慧农业的无芯片射频跨域感知研究进展

随着传统农业逐渐向智慧农业转型，室温条件下具有低成本、长寿命、低功耗、小型化的检测手段对于农业环境及动植物本体指标检测至关重要，尤其对于无法进行电路有线连接的农业场景。随着器件传感和无线通信的整合，无芯片射频识别（chipless radio frequency identification, CRFID）因为具有轻量、价格合理、普适性等优势被广泛应用，CRFID标签具有理论上的“无限”寿命，代替了集成电路，成为标识传感信息融合的重要媒介，适用于农业环境、动植物生长监测、物流运输、食品品质检测等。该研究首先介绍了CRFID系统构成，以及其基本原理，指出天线是CRFID实现跨域感知的关键要素之一，随着农业场景中气体、环境温湿度、pH值等变化，天线负载敏感材料的电导率、磁导率、介电常数变化，引起CRFID标签的反向散射信号变化；其次，基于时频域标签，介绍了CRFID用于湿度、温度、气体（二氧化碳、氨气、乙烯）、pH和食品（猪肉、牛肉、鱼肉、果蔬、牛奶）检测的国内外最新研究进展，对比了相关传感器的关键性能指标；最后，针对CRFID技术的成功案例，指出了该类型传感器面临的主要研究挑战、未来研究...     

作物茎秆膨胀收缩监测柔性可穿戴传感器研制与试验

作物茎秆膨胀和收缩变化与其水分状态密切相关,实时监测茎秆的膨胀和收缩变化能够及时掌握作物水分状态,对指导灌溉、提高农业水资源利用率具有重要意义。目前,对于作物茎秆膨胀和收缩变化的监测主要采用基于线性微位移测量原理的传感器,通过测量茎秆的膨胀和收缩引起的位移变化来反映水分状态,存在体积大、价格高、安装不便等问题。为此,该研究提出了一种基于压阻效应的柔性可穿戴传感器,采用柔性压力电极作为传感元件,贴附在作物茎秆表面,通过监测茎秆膨胀和收缩引起的压力变化来反映作物的水分状态,压力检测电路和数据采集电路将作物茎秆的压力信号转换成电信号进行输出和存储。首先在实验室环境下对传感器性能进行测试和标定,然后在温室环境下将传感器安装在番茄茎秆上观测番茄茎秆的压力变化,并与线性微位移传感器观测结果进行比较,最后在充分灌溉和水分亏缺2种条件下观测番茄茎秆的膨胀和收缩变化。结果表明,柔性压力传感器稳定性测试的平均相对变化率为0.109%;弯折前后引起的输出变化非常小,可以忽略不计;标定结果的决定系数大于0.99,最合适的工作压力范围为2～100 kPa;实验室环境下,柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值之间的决定系数为0.9551;温室环境下,充分灌溉组中柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值变化趋势一致,两者之间的决定系数为0.7672,亏缺灌溉组中两类传感器输出值均因水分亏缺而呈现下降趋势,输出值之间的决定系数为0.8519。本文所设计的柔性可穿戴压力传感器不仅能够实时监测番茄茎秆的膨胀和收缩变化,还可以对番茄亏水胁迫进行诊断,为实现高效节水灌溉提供重要的技术支撑。     

植物柔性传感器研究进展与展望

智慧农业的快速发展对农业传感器的精确性和生物安全性提出了更高的要求。不同于传统的刚性传感器,近年来新兴的植物柔性传感器因具有出色的力学特性和良好的生物相容性,在农业领域引起了广泛关注。该综述首先概述了制备植物柔性传感器所需的材料及制备工艺,重点阐述了植物柔性传感器在作物生长中的监测应用,如对植物电信号、挥发性化学物质、水分含量、生长速率的监测,以及对植物表面温度、湿度、照度等小气候的监测。同时介绍了柔性电子自供电的发展现状。最后,对植物柔性电子在智慧农业领域中的应用进行了总结和展望,以期为基于植物柔性传感器及相应传感网络的智慧农业管理系统提供参考。     

Battery-free Radio Frequency Identification (RFID) Sensors for Food Quality and Safety

Market demands for new sensors for food quality and safety stimulate the development of new sensing technologies that can provide an unobtrusive sensor form, battery-free operation, and minimal sensor cost. Intelligent labeling of food products to indicate and report their freshness and other conditions is one important possible application of such new sensors. This study applied passive (battery-free) radio frequency identification (RFID) sensors for the highly sensitive and selective detection of food freshness and bacterial growth. In these sensors, the electric field generated in the RFID sensor antenna extends from the plane of the RFID sensor and is affected by the ambient environment, providing the opportunity for sensing. This environment may be in the form of a food sample within the electric field of the sensing region or a sensing film deposited onto the sensor antenna. Examples of applications include monitoring of milk freshness, fish freshness, and bacterial growth in a solution. Unlike other food freshness monitoring approaches that require a thin film battery for operation of an RFID sensor and fabrication of custom-made sensors, the passive RFID sensing approach developed here combines the advantages of both battery-free and cost-effective sensor design and offers response selectivity that is impossible to achieve with other individual sensors.     

电子鼻传感器阵列优化及其在小麦储藏年限检测中的应用

采用德国Airsense公司的PEN2电子鼻系统对5个陈化年限的小麦进行了检测。对传感器信号进行方差分析和Loading分析去掉差异不显著的传感器。最后选择传感器1、2、8、9、10的响应信号进行模式识别。对优化后的传感器阵列进行主成分分析得到结果显示5个年份的小麦被很好地区分，各个类的集中性也比较强。从BP网络分析结果可以看出network1(优化后传感器阵列数据的BP网络)的预测准确率高于network2(优化前传感器阵列数据的BP网络)，可以更好地区分5个年份的小麦。说明对传感器进行优化去掉一些响应不显著的传感器信号并不影响模式识别结果，反而提高了电子鼻的识别性能。     

电子鼻与电子舌在食品检测中的应用研究进展

随着嗅觉与味觉传感器技术的发展，电子鼻与电子舌技术在食品检测中得到了不断研究与应用。电子鼻由气敏传感器、信号处理和模式识别系统等功能器件组成。电子舌是用类脂膜作为味觉传感器，以类似人的味觉感受方式检测味觉物质。着重阐述了电子鼻与电子舌技术的结构组成，重点介绍了其在食品新鲜度检测、果蔬成熟度评价及饮料、酒类识别等轻工业中的应用现状与发展趋势，并指出了这些信息新技术实现过程中所需要解决的问题。