一种基于微流控纸芯片技术的茶多酚含量快速检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于微流控纸芯片技术的茶多酚含量快速检测方法：在微流控纸芯片上设置对称性亲水通道网络，包括中心区、环绕中心区的多条亲水通道，亲水通道的一端与中心区连通，远离中心区的一端设置反应检测区，多条亲水通道长度和宽度相等，并形成点对称；在反应检测区滴加福林酚试剂、进样，再于中心区滴加碳酸钠溶液，通过亲水通道扩散至各检测区，进行显色反应，显色1‑10min，进行茶多酚半定量检测或定量检测。本发明专利技术方法利用微流控纸芯片的对称性多通道检测阵列，进行平行显色反应和整体化的数据采集，获得反应时间高度一致的福林酚显色‑检测阵列，从而可以在显色反应过程中的任意时间点实现准确的比色测定，大大缩短了检测所需时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于微流控纸芯片技术的茶多酚含量快速检测方法。
技术介绍
多酚类物质因其潜在的健康促进作用近年来引起研究者的广泛关注，其总含量是诸多产品(如茶叶、红酒、可可等)品质检定中的重要参数之一。基于福林酚显色反应的分光光度法是发展最早的多酚总量检测方法，且由于其本身具有仪器设备简单、操作方便、测定结果准确等优势，是目前世界范围内最为广泛采用的食品中多酚总量测定方法，也是我国茶多酚制品与茶叶中多酚总量的现行国家标准测定方法。但是鉴于方法所涉及的磷钨钼酸-多酚氧化还原显色体系反应非常缓慢(文献报道一般认为反应需30-90min达到较稳定状态)，而常规分光光度检测中对各待测样品需逐个操作进行光度法测定，为避免平行测定过程中各个反应的显色进行程度差异造成测量误差，目前的实际检测均需等待显色反应完全结束后的稳定状态阶段进行(以保证待测溶液吸光度不再随时间变化)。因此，目前一般文献研究及实际实验室检测中仍推荐显色反应2小时后进行分光光度测定，整个测试过程耗时费力。而且，福林酚反应本身的动力学特性决定了常规检测方法在时间效率上的提高和进步空间非常有限，新型的多酚含量快速检测方法亟待开发。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有茶多酚含量检测中福林酚-茶多酚显色反应速度慢、试剂用量大、检测耗时长的问题，提供一种新的茶多酚含量快速检测方法。该方法具有操作方便、设备简单、试剂用量小、检测时间短等显著特点。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于微流控纸芯片技术的茶多酚含量快速检测方法，所述方法包括以下步骤：(1)采用区域选择性表面改性技术在纸基底上制备设置有对称性亲水通道网络的微流控纸芯片，所述微流控纸芯片由疏水区和对称性亲水通道网络组成，所述疏水区完全包围所述对称性亲水通道网络，所述对称性亲水通道网络包括中心区、环绕中心区的多条亲水通道，每条亲水通道的一端与中心区连通，远离中心区的一端设置反应检测区，所述多条亲水通道长度和宽度相等，并以中心区为对称点形成点对称；所述亲水通道为4条以上，优选8～12条；(2)在纸芯片的各个检测区分别滴加0.5μL～3μL(优选为1.5μL)的福林酚试剂(Folin-Ciocalteu试剂)，自然晾干后，用于下一步检测；所述福林酚试剂为2N的福林酚母液稀释5～20倍制得(优选稀释7倍)(3)分别取0.5μL～3.0μL(优选为1.0μL)的空白溶液、标准溶液和待测样品溶液滴加至步骤(2)的纸芯片的不同检测区中，室温下放置，挥发至干，从而分别对应得到空白检测区、标准溶液检测区和待测样品检测区；所述空白溶液为去离子水；所述标准溶液为没食子酸标准物的水溶液，浓度范围为5μg/ml～100μg/ml；(4)将上述处理好的芯片水平放置，并在其中心区滴加10～50μL(优选30μL)7.5％的Na2CO3水溶液，使其在纸纤维毛细管作用力的作用下通过亲水通道自然流动扩散至各检测区，进行显色反应，显色1-10min(优选显色时间为1min～5min)，进行茶多酚半定量检测或定量检测；所述半定量检测为：通过肉眼观察并对比待测样品区与标准溶液检测区的颜色强度差异，判断待测样品溶液茶多酚含量大致范围，实现待测样品溶液中茶多酚含量的半定量检测。所述定量检测为：对显色后的芯片进行整体图片采集，通过图像处理软件分析获得各检测区的颜色强度数据；将标准溶液检测区和待测样品检测区的颜色强度分别扣除空白检测区的颜色强度，依次得到各个标准溶液的颜色强度和待测样品溶液的颜色强度；以标准溶液中没食子酸浓度为横坐标、相应检测区颜色强度为纵坐标，绘制工作曲线并拟和得到标准曲线方程；由标准曲线方程和待测样品的颜色强度数据，计算得到待测样品溶液中的多酚总量。所述步骤(1)中，优选所述纸基底为定性分析滤纸；所述采用区域选择性表面改性技术在纸基底上制备设置有对称性亲水通道网络的微流控纸芯片，所述区域选择性表面改性技术可以为蜡印技术、化学试剂改性结合真空等离子体处理技术、改性结合紫外光降解技术、化学试剂改性结合电晕处理技术等，这些都是制备具有亲疏水图案的微流控纸芯片的公知技术。所述反应检测区优选为圆形，所述中心区优选为圆形。囿于本专利技术所涉反应体系的特殊性，所述对称性亲水通道网络应有较严格的限制：为减小测量误差，同时保证显色液快速充满反应检测区，各反应检测区直径限定在4mm～7mm之间，以5mm为佳；为确保亲水通道能快速、同时将显色液运输到各显色区，亲水通道应尽量缩短、宽度适当增大，且各通道间参数严格一致。在8通道芯片中，通道长度应不大于5mm，优选3mm宽度不小于0.5mm，优选1mm芯片功能区整体直径约为2.5cm。中心区的直径为4mm。备注说明：由于芯片通道结构具有对称性，所以显色试剂从中心区处到达各样品检测区的距离或所需时间一致，从而可以保证检测中所有反应进程一致。对于8通道芯片，在同一个芯片上共有8个检测区，使用时，其中一个检测区用于空白样品对照；四个检测区用于不同浓度的标准样品的检测，用于半定量检测中作为颜色强度判定标准或在定量检测中以其灰度数据绘制工作曲线；剩余三个检测区用于待测样品的检测，可同时测定三个不同未知样品或对同一个样品进行三次平行测定。作为本专利技术茶多酚含量快速检测芯片构型的进一步改进：所述亲水通道网络由中心区域和均匀地环绕中心区域的12条亲水通道，以及通道末端的12个反应检测区构成，用于同时进行更多数量的样品检测。所述亲水通道网络的结构可以根据实际应用进行进一步设计、改变。所述步骤(2)中，所述福林酚纸芯片制得后，应尽快进行检测，最好在2小时之内进行检测，不得长时间存放。所述步骤(3)中，待测样品溶液为含有茶多酚的待测样品。所述步骤(4)中，定量检测时，所述对显色后的芯片进行整体图片采集，优选采用扫描仪或者数码相机、智能手机等拍照，获得显色后的芯片图片；所述通过图像处理软件分析获得各检测区的颜色强度数据，所述图像处理软件优选为Photoshop、ImageJ等软件。本专利技术的检测原理是：Na2CO3水溶液通过亲水通道从中心区流到各检测区，改变检测区pH值，从而激活福林酚试剂与茶多酚的显色反应，根据该显色反应所呈现蓝色的深浅可以进行茶多酚含量的半定量和定量测定。本专利技术利用芯片构型设计和芯片阵列反应，亲水通道的长度和宽度完全相等，从而使得(1)Na2CO3溶液到达所有检测区的时间完全一致，从而保证所有检测区中的显色反应同时开始，进行平行显色反应；(2)利用扫描、拍照等手段对所有检测区信号进行同时扫描，进行整体化的数据采集，获得反应时间高度一致的福林酚显色-检测阵列，从而可以在显色反应过程中的任意时间点实现准确的比色测定，在任意相同的显色反应时间点，标准溶液的颜色和待测样品的颜色均与浓度呈线性定量关系，因此不需要等待显色反应完全稳定，在反应持续动态进行的任意时间点，即可进行定量检测分析，解决了显色反应速率进度本身对检测过程的影响，消除检测时间对定量结果的影响，大大缩短了检测时间，实现茶多酚含量的快速检测。本专利技术方法一般在显色时间为1min～5min即可采集图片获取颜色强度数据，而常规方法每个显色反应均需要等待2小时以上才能检测吸光度。与现行标准方法相比较，阵列化方法消除了反应动态进行阶段进行检测需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微流控纸芯片技术的茶多酚含量快速检测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)采用区域选择性表面改性技术在纸基底上制备设置有对称性亲水通道网络的微流控纸芯片，所述微流控纸芯片由疏水区和对称性亲水通道网络组成，所述疏水区完全包围所述对称性亲水通道网络，所述对称性亲水通道网络包括中心区、环绕中心区的多条亲水通道，每条亲水通道的一端与中心区连通，远离中心区的一端设置反应检测区，所述多条亲水通道长度和宽度相等，并以中心区为对称点形成点对称；所述亲水通道为4条以上；(2)在纸芯片的各个检测区分别滴加0.5μL～3μL的福林酚试剂，自然晾干后，用于下一步检测；所述福林酚试剂为2N的福林酚母液稀释5～20倍制得；(3)分别取0.5μL～3.0μL的空白溶液、标准溶液和待测样品溶液滴加至步骤(2)的纸芯片的不同检测区中，室温下放置，挥发至干，从而分别对应得到空白检测区、标准溶液检测区和待测样品检测区；所述空白溶液为去离子水；所述标准溶液为没食子酸标准物的水溶液；(4)将上述处理好的芯片水平放置，并在其中心区滴加10～50μL质量浓度7.5％的Na2CO3水溶液，使其在纸纤维毛细管作用力的作用下通过亲水通道自然流动扩散至各检测区，进行显色反应，显色1‑10min，进行茶多酚半定量检测或定量检测；所述半定量检测为：通过肉眼观察并对比待测样品区与标准溶液检测区的颜色强度差异，判断待测样品溶液茶多酚含量大致范围，实现待测样品溶液中茶多酚含量的半定量检测；所述定量检测为：对显色后的芯片进行整体图片采集，通过图像处理软件分析获得各检测区的颜色强度数据；将标准溶液检测区和待测样品检测区的颜色强度分别扣除空白检测区的颜色强度，依次得到各个标准溶液的颜色强度和待测样品溶液的颜色强度；以标准溶液中没食子酸浓度为横坐标、相应检测区颜色强度为纵坐标，绘制工作曲线并拟和得到标准曲线方程；由标准曲线方程和待测样品的颜色强度数据，计算得到待测样品溶液中的多酚总量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于微流控纸芯片技术的茶多酚含量快速检测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)采用区域选择性表面改性技术在纸基底上制备设置有对称性亲水通道网络的微流控纸芯片，所述微流控纸芯片由疏水区和对称性亲水通道网络组成，所述疏水区完全包围所述对称性亲水通道网络，所述对称性亲水通道网络包括中心区、环绕中心区的多条亲水通道，每条亲水通道的一端与中心区连通，远离中心区的一端设置反应检测区，所述多条亲水通道长度和宽度相等，并以中心区为对称点形成点对称；所述亲水通道为4条以上；(2)在纸芯片的各个检测区分别滴加0.5μL～3μL的福林酚试剂，自然晾干后，用于下一步检测；所述福林酚试剂为2N的福林酚母液稀释5～20倍制得；(3)分别取0.5μL～3.0μL的空白溶液、标准溶液和待测样品溶液滴加至步骤(2)的纸芯片的不同检测区中，室温下放置，挥发至干，从而分别对应得到空白检测区、标准溶液检测区和待测样品检测区；所述空白溶液为去离子水；所述标准溶液为没食子酸标准物的水溶液；(4)将上述处理好的芯片水平放置，并在其中心区滴加10～50μL质量浓度7.5％的Na2CO3水溶液，使其在纸纤维毛细管作用力的作用下通过亲水通道自然流动扩散至各检测区，进行显色反应，显色1-10min，进行茶多酚半定量检测或定量检测；所述半定量检测为：通过肉眼观察并对比待测样品区与标准溶液检测区的颜色强度差异，判断待测样品溶液茶多酚含量大致范围，实现待测样品溶液中茶多酚含量的半定量检测；所述定量检测为：对显色后的芯片进行整体图片采集，通过图像处理软件分析获得各检测区的颜色强度数据；将标准溶液检测区和待测样品检测区的颜色强度分别扣除空白检测区的颜色强度，依次得到各个标准溶液的颜色强度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝振霞，鲁成银，刘新，
申请(专利权)人：中国农业科学院茶叶研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33