三维食品检验虚拟仿真实训平台

一、研制背景

随着生活水平的显著提高，人民可选择的食品种类越来越多，在各种利益的诱惑下，各种人为的因素影响了原本健康安全的食物，各类食品安全问题层出不穷，社会对食品安全问题的关注程度越来越高。在这样的环境下，社会对食品检验的科学技术的要求水涨船高，推动着食品检测技术不断发展和完善，对熟悉并掌握食品检测技术的人才需求也是越来越多。目前，食品检测大多依赖仪器分析手段，然而大型分析仪器的精密、昂贵、使用和维护费用高等问题使实际培训效果存在不足。利用模拟仿真实验软件构建仿真平台，多种多样的食品检验项目、逼真生动的实验现象将为每位同学提供一个高仿真模拟度的、高交互的、全程参与的、可提供实时信息反馈和操作指导的、虚拟的仿真模拟操作平台。学生通过在本平台上的操作练习，熟悉食品检验原理，掌握食品检验操作、了解仪器使用方法，为进行实际工作奠定良好基础。

二、软件简介

针对食品检验实验的仿真需求，根据实验基本原理和实验基准数据对其程序

设计原理和流程框图进行了模拟，基于 virtools 平台进行了程序开发，并实现了和 3D 仿真实验装置数据交互。

本软件为白酒、黄酒中杂醇油的测定、原料乳与乳制品中三聚氰胺的检测、肉制品中亚硝酸盐类的测定、茶叶中茶多酚的测定、鲜奶中铁含量的测定、食品中铅的测定共六个虚拟实验，涉及到紫外可见分光光度计、气相色谱仪、高效液相色谱仪、原子吸收（石墨炉和火焰法）等大型仪器的操作，其内容涵盖了仪器内部结构及外部结构的展示，仪器操作，样品预处理，工作站操作及数据处理，实现了实验操作步骤提示，实时计时，错误扣分，跟踪记录等功能。本虚拟实验室具备了多感知性、沉浸感、交互性、真实性的特点，可供学生自己动手配置、连接、调节和使用实验仪器操作设备。

三、实验与分析方法简介

1. 白酒、黄酒中杂醇油的测定

本实验项目中应用气相色谱法进行杂醇油的测定。实验场所有实验室及气瓶间，实验分为预处理和定量两部分，预处理的操作包括配置异丁醇、异戊醇、正丁醇标液，配置标准应用液、配置样品溶液，涉及到电子天平、移液枪、容量瓶等仪器的操作和称量、定容等分析方法。定量部分使用气相色谱仪进行实验，学生可学习气相色谱仪的使用方法和注意事项，软件中还模拟了气相色谱在线工作站的数据模型，学生在实验操作中可调节不同的实验参数，挑选先进的测试条件进行实验。

气相色谱仪气瓶间

气相色谱工作站参数调节气相色谱工作站出峰图

2. 原料乳与乳制品中三聚氰胺的检测

本实验项目中应用高效液相色谱法进行三聚氰胺的测定。实验分为预处理和定量两部分，预处理部分首先在液态奶中加入三聚氰胺和乙腈溶液，使用超声仪和离心机等分析仪器进行超声、离心、过滤、定容操作，然后用SPE（固相萃取）小柱对滤液进行净化处理，之后采用三聚氰胺标准储备液配置成一系列标准溶液，用于绘制标准曲线。定量的实验部分采用高效液相色谱仪对三聚氰胺进行检测，学生可清楚了解到仪器内部的精密构造及使用方法，如下图。同时，软件模拟了高效液相色谱在线工作站，学生在使用过程中不仅能使用外标法对液态奶中的三聚氰胺进行定量分析，还可以通过三维色谱图清晰直观的得到实验结果。