基于智能设备的数字化处理检测生物样品中链霉素的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于智能设备的数字化处理检测生物样品中链霉素的方法。利用槲皮素合成的银纳米溶液的羟基与链霉素的羟基和氨基通过氢键作用形成网状结构,导致银纳米粒子的聚集，使溶液由黄色变为樱桃红色，采用智能手机app捕获G(绿色)与B(蓝色)的颜色通道对应值，利用G/B的值对检测结果进行分析，从而实现牛奶中链霉素的定量检测。本发明专利技术利用槲皮素作为合成材料直接包覆金属纳米颗粒，绿色安全，且制备银纳米的方法简单，合成时间短，充分利用了纳米银灵敏度高的特点。通过纳米技术与智能手机平台相结合检测链霉素残留，将光学信号转换为可读信号对检测结果进行分析，所使用的分析仪器简单易得，操作方便。

Detection of Streptomycin in Biological Samples by Digital Processing Based on Intelligent Equipment

【技术实现步骤摘要】
基于智能设备的数字化处理检测生物样品中链霉素的方法
本专利技术属于小分子物质检测
，具体涉及一种基于智能设备的数字化处理检测生物样品中链霉素的方法。
技术介绍
链霉素是从链霉菌中析离得到的一种氨基糖苷类抗生素，对多种革兰氏阴性菌和部分革兰氏阳性菌均有较强的抗菌活性。在兽医学中，链霉素已经被广泛用于治疗各种动物的传染病，如奶牛的乳腺炎，猪、牛、羊等畜禽的肠炎和痢疾。这也就意味着在牛奶、肉类、肾脏和肝脏中均可发现不同程度的链霉素的残留，这对消费者来说无疑是一个潜在的危险。此外，链霉素对听觉神经毒性较大，长期使用引起耳聋，也可引起过敏反应，如皮疹、发烧甚至休克等，对人体健康存在极大的安全隐患。由此可见，特异性、灵敏性检测食物链中链霉素残留显得尤为重要。目前为止，链霉素的检测已采用多种方法，包括微生物法、免疫分析法、色谱分析法、化学发光法、分光光度法等。然而，微生物学方法进展缓慢，尤其是在治疗检测方面，其可靠性、敏感性和特异性较差，而其他的常规方法虽然在痕量检测中具有较高的精度，但也存在着一些局限性，如仪器昂贵，检测时间长、需要训练有素的操作人员、需要精细的实验室设置等。此外，使用上述技术进行分析，往往需要繁琐的样品预处理程序，操作复杂，且操作难度大。因此，寻找一种简单、快速、经济、便携的检测方法来进行快速监测是十分必要的。纳米技术是一个新兴的领域，纳米材料以其高效、表面易改性、高表面体积比等优点在许多领域得到了广泛的应用。金属纳米粒子是纳米检测技术中强有力的手段之一,尽管金属纳米颗粒的化学合成方法多种多样，但其中许多化学合成方法和合成材料都是有毒的，具有潜在的危险。且由于裸金属纳米粒子对聚集很敏感，因此为了克服聚集，金属纳米粒子需通过表面吸收具有稳定性的化合物来稳定自身形态。相比之下，基于天然生物材料的合成方法为获得这些纳米颗粒提供了另一种环保的方法。以金属纳米粒子为基础的纳米技术发展了一种高选择性、高灵敏度的检测方法，该方法具有强稳定性和高性价比，克服了传统检测方法中存在的问题，许多新型的金属纳米粒子被用于检测技术。然而，银纳米粒子在这一领域的研究还不多。银纳米粒子与其他贵金属纳米粒子相比，它的优点包括更高的消光系数、更清晰的消光带、更高的散射消光比和极高的电场强度。纳米银的独特性质表明了它是一种高效的传感器探针，具有更高的灵敏度和选择性。本专利技术选用硝酸银作为银纳米粒子的合成材料，充分利用了纳米银的优点，使合成的银纳米粒子在特定抗生素的存在下呈现出明显的颜色变化，并且可以很容易地用肉眼观察到，通过颜色的变化来确定化学成分或化合物的浓度。随着科技的发展，现代的智能手机更加小型化，并且具备了强劲的处理器，高清显示触摸屏，高像素的摄像头，无线传输模块和各种传感器元件，这都使得智能手机变得越来越完善化，自动化和智能化，并且使手机作为一种便携的分析检测设备成为了可能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于智能设备的数字化处理检测生物样品中链霉素的方法，实现了银纳米对牛奶中链霉素残留的检测。本专利技术由如下技术方案实现的：一种基于智能设备的数字化处理检测生物样品中链霉素的方法，以槲皮素作为稳定剂和还原剂，将硝酸银溶液与槲皮素溶液混合，合成槲皮素包覆的银纳米溶液，合成的银纳米溶液与链霉素混合，银纳米粒子聚集，溶液由黄色变为樱桃红色，采用智能设备app捕获G与B的颜色通道对应值，利用G/B的值对检测结果进行分析，从而实现对生物样品中链霉素的定量检测。具体步骤如下：（1）槲皮素包覆的银纳米溶液的制备：以槲皮素作为稳定剂和还原剂，将硝酸银溶液与槲皮素溶液的体积比为AgNO3:Qt(v/v)=4:1混合，50℃搅拌，5min后逐滴滴加1mL浓度为15mmol/L的Na2CO3溶液，继续搅拌1h，溶液由无色变为黄色，继续颜色变暗后即为形成了槲皮素包覆的银纳米粒子；（2）链霉素与银纳米溶液的反应：反应环境用NaOH和HCl来调节溶液的pH，控制反应环境pH值为7~7.5；将10µL链霉素样品与1mL所制备的银纳米粒子溶液混合反应；其中：链霉素样品溶液浓度为10-150µmol/L；（3）智能设备定量分析结果：裸眼观察溶液颜色变化，定性分析检测结果；然后用智能设备的图像应用程序捕获相应的银纳米溶液的RGB值，以链霉素的浓度为横坐标，G/B的比值为纵坐标作图对检测结果进行准确定量分析,建立对应的检测标准曲线；（4）实际样品的处理与检测：实际样品5mL,置于离心管中，分别加入100µL乙酸锌溶液和100µL亚铁氰化钾溶液，涡旋混匀后在5000r/min下离心5min，最后取上层清液并通过0.22µm的膜进行过滤，滤液收集起来备用；反应条件为：AgNO3:Qt(v/v)=4:1、反应体系pH=7~7.5，进行实际样品检测，对其进行加标回收实验，链霉素加标浓度分别为30µmol/L、70µmol/L或130µmol/L；分别取10µL滤液与1mL的银纳米溶液混合，先用裸眼观察溶液颜色的变化定性分析检测结果，再用智能设备对反应现象拍照记录并对检测结果准确定量。所述智能设备为智能手机，智能手机的图像应用程序为取色器app；反应结果用智能手机拍照记录。步骤（2）中链霉素与银纳米溶液的反应环境pH值为7.5。步骤（3）中所述检测标准曲线为：线性回归方程为y=-0.0018x+1.265，其相关系数R2=0.997，检出限为0.63µmol/L，定量限为2.08µmol/L。步骤（4）中所述实际样品为牛奶。与现有技术相比，本专利技术有益效果为：本专利技术首次利用槲皮素作为合成银纳米的稳定剂和还原剂，绿色安全。本专利技术利用合成的银纳米溶液与链霉素在中性条件下反应产生具有一定颜色的产物，且该产物呈现出明显的从黄色到红色的颜色变化并能够长时间稳定存在，故可以直接肉眼判读检测结果，实现了对待测样品中链霉素残留的快速检测。本专利技术首次通过纳米技术与智能手机平台相结合检测链霉素残留，将光学信号转换为可读信号，利用智能手机的数字化处理功能，依据G/B值对检测结果进行分析，根据显色程度的不同实现对链霉素含量的快速检测，且在实际样品检测中结果准确误差小。整个检测过程操作简单、快速灵敏。利用绿色安全的材料合成银纳米，检测试剂用量少，并结合智能手机的数字化处理功能，具有灵敏度高、检测速度快、绿色安全、重现性好等显著优势。相比于传统的分析方法，具有检测高效、成本低廉、耗时短的等优点，且该检测方法具有便携性和实用性，应用范围更为广泛。本专利技术首次利用槲皮素作为合成材料直接包覆金属纳米颗粒，槲皮素（3,3',4',5,7-五羟基黄酮，Qt）是自然界拥有多种生物活性的一种黄酮醇类化合物，它具有较高的超离域度，完整的大π键共轭体系，强配位氧原子和独特的空间构型，故可作为金属离子良好的空间配体。以槲皮素作为合成材料来稳定金属纳米颗粒，更加绿色环保。本专利技术通过纳米技术与智能手机平台相结合检测链霉素残留，将光学信号转换为可读信号，利用智能手机的数字化处理功能，依据G/B值对检测结果进行分析，根据显色程度的不同实现对链霉素含量的快速检测。与传统分析平台相比，本专利技术在快速分析、易于操作、低成本和便携的设备方面提供了显著的优势。此外，本专利技术将纳米技术的高灵敏度与智能手机快速便捷的特点相结合创建本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能设备的数字化处理检测生物样品中链霉素的方法，其特征在于：以槲皮素作为稳定剂和还原剂，将硝酸银溶液与槲皮素溶液混合，合成槲皮素包覆的银纳米溶液，合成的银纳米溶液与链霉素混合，银纳米粒子聚集，溶液由黄色变为樱桃红色，采用智能设备app捕获G与B的颜色通道对应值，利用G/B的值对检测结果进行分析，从而实现对生物样品中链霉素的定量检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能设备的数字化处理检测生物样品中链霉素的方法，其特征在于：以槲皮素作为稳定剂和还原剂，将硝酸银溶液与槲皮素溶液混合，合成槲皮素包覆的银纳米溶液，合成的银纳米溶液与链霉素混合，银纳米粒子聚集，溶液由黄色变为樱桃红色，采用智能设备app捕获G与B的颜色通道对应值，利用G/B的值对检测结果进行分析，从而实现对生物样品中链霉素的定量检测。2.根据权利要求1所述的一种基于智能设备的数字化处理检测生物样品中链霉素的方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）槲皮素包覆的银纳米溶液的制备：以槲皮素作为稳定剂和还原剂，将硝酸银溶液与槲皮素溶液的体积比为AgNO3:Qt(v/v)=4:1混合，50℃搅拌，5min后逐滴滴加1ml浓度为15mmol/L的Na2CO3溶液，继续搅拌1h，溶液由无色变为黄色，继续颜色变暗后即为形成了槲皮素包覆的银纳米粒子；（2）链霉素与银纳米溶液的反应：反应环境用NaOH和HCl来调节溶液的pH，控制反应环境pH值为7~7.5；将10µL链霉素样品与1ml所制备的银纳米粒子溶液混合反应；其中：链霉素样品溶液浓度为10-150µmol/L；（3）智能设备定量分析结果：裸眼观察溶液颜色变化，定性分析检测结果；然后用智能设备的图像应用程序捕获相应的银纳米溶液的RGB值，以链霉素的浓度为横坐标，G/B的比值为纵坐标作图对检测结果进行准确定量分析,建立对应的检测标准曲线；（4）实际样品的处理与检测：实际样...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆旭，苏川芬，王晓闻，杨佳丽，王慧慧，马玲，
申请(专利权)人：山西农业大学，
类型：发明
国别省市：山西,14