一种基于天然色素花青素的糖类区分方法技术

本发明专利技术公开了一种基于天然提取物花青素的糖类区分方法，属于检测技术领域，本发明专利技术构建了基于花青素颜色变化的比色阵列传感器检测体系，为不同糖类的鉴别区分提供了新方法。不同分析物与不同活性中心之间的分子间相互作用导致色度变化，产生独特的复合响应。检测目标物形成独特的指纹图谱，通过可视化数字成像方法，将反应整体过程进行量化实现对样品的区别分析过程。本发明专利技术基于花青素构建的比色阵列传感器，首次运用安全无害的花青素代替化学响应染料完成对天然糖类物质的区分鉴别工作，在将天然糖中的糖类与糖醇类成功划分的基础之上，每一种糖都可单独成簇，没有任何的重叠和误判现象产生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于天然色素花青素的糖类区分方法
本专利技术属于检测
，具体涉及一种基于天然提取物花青素的糖类区分方法。
技术介绍
糖类作为一种主要的生物材料，是最大的一类化合物，分子量从单糖到多糖不等，在各种生物现象中起着基础性的作用。近年来，全球软饮料消费量大幅增长。软饮料中的高糖含量与某些心血管疾病、肥胖、龋齿和糖尿病有关。从食品安全和人们日益追求的健康保健等方面考虑，测定软饮料中糖类添加的种类和含量作为鉴定软饮料质量优良的重要指标是十分有效的。此外，在食品工程其他领域，如食品发酵等，其质量控制也与糖类分析息息相关。因此，人们对于糖类分析检测研究的兴趣日益增长。由于大多数的糖只有“羟基”这一种官能团，且糖类分子中存在许多异构化合物，分支结构，并缺乏发色团的结构。我们只能从分析某一羟基的空间构象和不同的羟基数量这两方面入手，糖类物质的分析分类鉴别是一个项具有挑战性的工作。迄今为止，大多数糖类传感器都是基于酶反应的。通常需要用到特异性的酶与糖的相互作用形成传统的底物-酶的“锁钥模型”，选择性好，但酶的使用存在着诸如低耐久性和再现性等重大缺陷，且检测过程中费用高、费时长，进而增加了对复杂混合物中每一个特定的传感单元进行鉴别区分的困难度。因此，迫切需要切实可行的方法来检测和区分糖类，以协助在现场进行日常、实时的食品质量控制。比色传感器阵列有效地克服了传统的基于酶反应的阵列传感器的局限性。由多元传感器组成，可以通过阵列传感器元件中相应的颜色变化的整体交叉响应来区分结构相似的目标分析物，其中组成阵列的传感材料一般为化学响应染料(卟啉衍生物、pH指示剂染料等)。然而，常用的化学染料存在着有毒致畸致癌等问题，不适合应用于食品工业。花青素作为一种天然着色剂，来源广泛，提取方便资源丰富，是替代对人体有毒害作用的合成着色剂的有效替代品。
技术实现思路
为了解决阵列传感器在鉴别糖类物质上的不足之处，本专利技术提供了一种低成本、安全无害的用于区分和鉴别糖类物质的新方法。构建了以天然提取物花青素为传感元件的比色阵列传感器检测体系。比色阵列传感器技术，是一种多维传感技术，不同分析物与不同活性中心之间的分子间相互作用导致色度变化，产生独特的复合响应。检测目标物形成独特的指纹图谱，通过可视化数字成像方法，将反应整体过程进行量化实现对样品的区别分析过程。为了实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案实现：一种基于天然提取物花青素的糖类区分方法，具体步骤如下：(1)、阵列传感器的制备：以五种不同花青素提取源提取得到的花青素通过不同比例混合作为比色阵列传感器的各传感单元，制得具有多传感单元的比色传感器阵列；(2)、不同糖类的区分检测：分别在11种糖溶液中加入配制好的3-硝基苯硼酸溶液，响应时间为1-5分钟，分别加入步骤(1)所述的具有多传感单元的比色传感器阵列中，将上述反应液置于1毫升离心管中，同一组内实验的离心管置于照相箱的同一平面上；将智能手机置于暗箱前，采集阵列图像；获得反应前图像信息(空白分析物溶液)作为初始图像信息；用PhotoshopCC读取图像中红、绿、蓝(RGB)值的变化情况作为表征反应前后化学性质变化的特征信号，得到的数据导入SPSS软件进行线性判别分析，分析得到的前两个线性判别函数的特征向量分别作为第一因子和第二因子，以第一个因子为横坐标，第二因子为纵坐标，得到11种糖的得分图。在LDA得分图中，不同种类的11种糖被很好地区分开；实际样品中糖类物质的区分检测：选择含糖量和添加糖种类不同的市售饮品，分别加入pH为7.4的3-硝基苯硼酸/磷酸盐缓冲液，反应时间为1-5分钟，而后加入步骤(1)所述的具有多传感单元的比色传感器阵列中，充分混合；将上述反应液置于1毫升离心管中，同一组内实验的离心管置于照相箱的同一平面上；将智能手机置于暗箱前，采集阵列图像；获得反应前图像信息(空白分析物溶液)作为初始图像信息；用PhotoshopCC读取图像中红、绿、蓝(RGB)值的变化情况作为表征反应前后化学性质变化的特征信号；得到的数据导入SPSS软件进行线性判别分析，分析得到的前两个线性判别函数的特征向量分别作为第一因子和第二因子，以第一个因子为横坐标，第二因子为纵坐标，得到六种市售饮品的得分图，在LDA得分图中，不同种类的11种糖被很好地区分开；进一步地，步骤(1)中所述的花青素提取液，提取源为黑枸杞果干、康乃馨干花茶、勿忘草干花茶、桑葚果干或月季花干花茶；具体地提取方法为将上述原料分别粉碎，所得到的干粉状原料放置在棕色瓶中避光保存，选择质量分数为70％的无水乙醇作为浸提剂，并与原料按照料液比1-2：20-30g/ml进行混合，再置于水浴锅中在50℃条件下浸提3-5h，取出后经过真空抽滤装置抽滤得到色素浸提液，经过50℃旋转蒸发浓缩，按照料液比为2：5(wt％)进行定容，避光低温储存备用。进一步地，步骤(1)中所述的不同花青素提取源提取得到的花青素为黑枸杞花青素、康乃馨花青素、勿忘草花青素、桑葚花青素及月季花花青素。进一步地，所述的花青素浸提液在反应体系中添加量为黑枸杞花青素1.5％-2％(V/V％)，康乃馨花青素1.5％-2％(V/V％)，勿忘草花青素3％-4％(V/V％)，桑葚花青素1.5％-2％(V/V％)，月季花花青素1.5％-2％(V/V％)；所述反应体系是指糖溶液与3-硝基苯硼酸/磷酸缓冲溶液所构成的体系。进一步地，步骤(1)中所述的花青素按照不同比例混合，具体如下所示：进一步地，步骤(2)所述十一种糖为果糖、木糖、D-阿拉伯糖、甘露醇、D-山梨醇、木糖醇、半乳糖、D-核糖、蔗糖、麦芽糖醇和D-无水葡萄糖；其中，果糖、木糖、D-阿拉伯糖、半乳糖、D-核糖、蔗糖、麦芽糖醇和D-无水葡萄糖为糖类，甘露醇、D-山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇为糖醇类。进一步地，步骤(2)中所述糖溶液浓度为25-100mM，所述配制好的3-硝基苯硼酸溶液为50-200mM的3-硝基苯硼酸溶解于1-10mM磷酸盐缓冲液中，用0.5M的NaOH调节溶液pH至7.4；所述pH为7.4的3-硝基苯硼酸/磷酸盐缓冲液为150-200mM的3-硝基苯硼酸溶解于1-10mM磷酸盐缓冲液中，用0.5-1M的NaOH调节溶液pH至7.4。本专利技术的原理如下：在生理pH下，硼酸通过硼酸酯的形成与含二醇的高亲和力化合物紧密结合，导致溶液的pH发生变化，花青素在不同pH下颜色不同，且不同种花青素分子间发生共色反应，两种颜色变化协同相互作用，使得仅凭视觉观察就可对糖进行判别区分。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：比色阵列传感器在区分鉴别方法中得到广泛应用，然而运用天然提取物花青素作为传感元件构建传感器却未见报道。采用健康安全的天然色素代替化学染料，并且成功应用于糖类物质的区分鉴别，这表明天然色素可以代替化学色素应用于简单的阵列传感器，区分紧密相关的分析物。花青素对于糖类的鉴别分析工作为花青素在食品分析检测领域的应用提供了新思路。附图说明图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于天然提取物花青素的糖类区分方法，其特征在于天然分子构建阵列传感器，可对于糖类进行区分，具体步骤如下：/n(1)、阵列传感器的制备：以五种不同花青素提取源提取得到的花青素通过不同比例混合作为比色阵列传感器的各传感单元，制得具有多传感单元的比色传感器阵列；/n(2)、不同糖类的区分检测：分别在11种糖溶液中加入配制好的3-硝基苯硼酸溶液，响应时间为1-5分钟，分别加入步骤(1)所述的具有多传感单元的比色传感器阵列中，将上述反应液置于1毫升离心管中，同一组内实验的离心管置于照相箱的同一平面上；将智能手机置于暗箱前，采集阵列图像；获得反应前图像信息作为初始图像信息；用Photoshop CC读取图像中红、绿、蓝(RGB)值的变化情况作为表征反应前后化学性质变化的特征信号，得到的数据导入SPSS软件进行线性判别分析，分析得到的前两个线性判别函数的特征向量分别作为第一因子和第二因子，以第一个因子为横坐标，第二因子为纵坐标，得到11种糖的得分图，通过得分图可将不同种类的11中糖溶液区分开；/n实际样品中糖类物质的区分检测：选择含糖量和添加糖种类不同的市售饮品，分别加入pH为7.4的3-硝基苯硼酸/磷酸盐缓冲液，反应时间为1-5分钟，而后加入步骤(1)所述的具有多传感单元的比色传感器阵列中，充分混合；将上述反应液置于1毫升离心管中，同一组内实验的离心管置于照相箱的同一平面上；将智能手机置于暗箱前，采集阵列图像；获得反应前图像信息作为初始图像信息；用Photoshop CC读取图像中红、绿、蓝(RGB)值的变化情况作为表征反应前后化学性质变化的特征信号；得到的数据导入SPSS软件进行线性判别分析，分析得到的前两个线性判别函数的特征向量分别作为第一因子和第二因子，以第一个因子为横坐标，第二因子为纵坐标，得到六种市售含糖饮品的得分图，通过得分图可将不同种类的市售饮品区分开。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于天然提取物花青素的糖类区分方法，其特征在于天然分子构建阵列传感器，可对于糖类进行区分，具体步骤如下：
(1)、阵列传感器的制备：以五种不同花青素提取源提取得到的花青素通过不同比例混合作为比色阵列传感器的各传感单元，制得具有多传感单元的比色传感器阵列；
(2)、不同糖类的区分检测：分别在11种糖溶液中加入配制好的3-硝基苯硼酸溶液，响应时间为1-5分钟，分别加入步骤(1)所述的具有多传感单元的比色传感器阵列中，将上述反应液置于1毫升离心管中，同一组内实验的离心管置于照相箱的同一平面上；将智能手机置于暗箱前，采集阵列图像；获得反应前图像信息作为初始图像信息；用PhotoshopCC读取图像中红、绿、蓝(RGB)值的变化情况作为表征反应前后化学性质变化的特征信号，得到的数据导入SPSS软件进行线性判别分析，分析得到的前两个线性判别函数的特征向量分别作为第一因子和第二因子，以第一个因子为横坐标，第二因子为纵坐标，得到11种糖的得分图，通过得分图可将不同种类的11中糖溶液区分开；
实际样品中糖类物质的区分检测：选择含糖量和添加糖种类不同的市售饮品，分别加入pH为7.4的3-硝基苯硼酸/磷酸盐缓冲液，反应时间为1-5分钟，而后加入步骤(1)所述的具有多传感单元的比色传感器阵列中，充分混合；将上述反应液置于1毫升离心管中，同一组内实验的离心管置于照相箱的同一平面上；将智能手机置于暗箱前，采集阵列图像；获得反应前图像信息作为初始图像信息；用PhotoshopCC读取图像中红、绿、蓝(RGB)值的变化情况作为表征反应前后化学性质变化的特征信号；得到的数据导入SPSS软件进行线性判别分析，分析得到的前两个线性判别函数的特征向量分别作为第一因子和第二因子，以第一个因子为横坐标，第二因子为纵坐标，得到六种市售含糖饮品的得分图，通过得分图可将不同种类的市售饮品区分开。


2.如权利要求1所述的一种基于天然提取物花青素的糖类区分方法，其特征在于，步骤(1)中所述的花青素提取液，提取源为黑枸杞果干、康乃馨干花茶、勿忘草干花茶、桑葚果干或月季花干花茶；具体地提取方法为将上述原料分别粉碎，所得到的干粉状原料放置在棕色瓶中避光保存，选择质...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凌，闫姝君，黄卉，李永新，李娇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22