一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置，包括飞秒激光系统、可变分束器、耦合物镜、2

【技术实现步骤摘要】
一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置


[0001]本技术属于光学检测
，特别涉及到一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置。

技术介绍

[0002]AFB1，即黄曲霉毒素B1，是一种真菌毒素，常见于培养物和食品中，是已知的化学物质中致癌性最强的一种，溶于甲醇、氯仿、丙酮和乙腈。AFB1对人体的危害性主要体现在破坏人的肝脏组织，甚至会导致肝癌。谷物在运输或储存过程中因为潮湿等因素可能滋生出AFB1，进而污染以谷物为生产原料的食品或饮料，例如啤酒。AFB1化学性质稳定，在啤酒中不会随时间分解，给食品安全带来巨大的隐患，因此研究啤酒中AFB1的检测技术非常重要。
[0003]目前基于荧光光谱的直接检测啤酒样品中AFB1的检测方法是单光子荧光光谱检测法，利用波长较短的紫外光照射样品激发AFB1，发出波长较长的荧光，再由光谱仪读取荧光光谱数据，实现对样品中AFB1的定量检测。但是啤酒中成分复杂，其中氨基酸、B族维生素等物质均会在紫外光激发下产生荧光信号，它们的存在使检测的准确率降低，尤其是B族维生素，其吸收波段与发射波段与AFB1重叠较大，会对AFB1的荧光信号造成严重干扰，影响检测结果，详见表1：VB2、VB6及AFB1的单光子荧光特征。
[0004]表1：VB2、VB6及AFB1的单光子荧光特征
[0005]物质VB2VB6AFB1吸收波长范围200nm
‑
500nm200nm
‑
350nm200nm
‑
400nm吸收峰波长275nm、225nm、375nm、450nm288nm225nm、263nm、365nm发射波长范围460nm
‑
650nm350nm
‑
500nm380nm
‑
550nm发射峰波长530nm390nm430nm
[0006]双光子荧光是基态荧光分子或原子同时吸收两个光子激发至激发态，辐射出频率略小于两倍入射光频率的荧光光子。双光子跃迁具有很强的选择激发性，有利于排除荧光背景的干扰，实现准确的检测。
[0007]啤酒中的荧光物质主要包括氨基酸和B族维生素，其中氨基酸的双光子吸收波段主要是绿光(532nm)，而AFB1的双光子吸收峰波长为红光(730nm)，因此在730nm激发双光子荧光系统中，氨基酸不发射荧光，不会影响到AFB1的检测。B族维生素的吸收波段和发射波段与AFB1有部分重叠，但从发射光谱来看，VB2和AFB1重叠部分很小，因此很容易与AFB1的光谱区分开，对检测结果影响不大；而VB6的最大激发波长约700nm，在730nm的飞秒激光激发下，其双光子吸收截面会下降约2个数量级，所产生的背景荧光强度很小，因此对检测结果影响也非常有限。VB2、VB6及AFB1的双光子荧光特征详见表2，三种物质的发射光谱见附图1。
[0008]表2：VB2、VB6及AFB1的双光子荧光特征
[0009]物质VB2VB6AFB1
吸收峰波长700nm
‑
800nm700nm730nm发射波长范围460nm
‑
650nm350nm
‑
500nm380nm
‑
550nm最大发射波长530nm390nm430nm

技术实现思路

[0010]基于啤酒的组分特点及双光子荧光的技术特征，本技术提出一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置，具有检出准确率高的优点。为实现以上检测目的，本技术采用如下技术方案：
[0011]一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置，包括飞秒激光系统、可变分束器、耦合物镜、2
×
2单模光纤耦合器、带通滤光器、光纤光谱仪和锥形微纳光纤。飞秒激光系统发出的激光经过可变分束器调节强度，经由耦合物镜耦合进入2
×
2单模光纤耦合器，通过锥形微纳光纤照射到啤酒或模型样品中，激发出样品中AFB1的双光子荧光，双光子荧光信号通过锥形微纳光纤收集，经过带通滤光器传输至光纤光谱仪，分析荧光信号中AFB1特征峰强度，即可获得啤酒中AFB1的浓度，由于双光子荧光信号能排除啤酒中的其它物质的荧光背景影响，因此具有更高的识别度和准确性。
[0012]本技术所述的飞秒激光系统的中心波长为730nm，输出光功率不小于200mW，脉冲宽度不大于150fs。
[0013]本技术所述的可变分束器由可旋转零级半波片和激光线偏振分束立方构成，能够连续调节透射偏振光的分光比，消光比>3000:1，工作波段为710
‑
750nm。
[0014]本技术所述的耦合物镜为10倍物镜，数值孔径为0.25。
[0015]本技术所述的2
×
2单模光纤耦合器的耦合比为50:50，纤芯直径为3.5μm，包层直径为125μm，单模耦合工作波段包含730nm，并在430nm波长低损耗传光。
[0016]本技术所述的带通滤光器为截止波长650nm的短波通过滤光器。
[0017]本技术所述的光纤光谱仪的光学分辨率为0.02nm，光谱范围为200
‑
1100nm。
[0018]本技术所述的锥形微纳光纤由单模光纤制成，光纤纤芯直径为3.5μm，包层直径为125μm，拉锥区长度为2mm。
[0019]本技术具有以下有益的技术效果：
[0020]本技术提出的一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置中锥形微纳光纤能够增加接收端与液体样品作用面积，双光子荧光信号收集效率高；
[0021]本技术提出的一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置，能够消除啤酒中荧光背景的影响，有选择性地激发AFB1的双光子荧光，检测结果更准确；
[0022]本技术提出的一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置中双光子荧光强度与激发光强度成二次关系，而单光子荧光强度与激发光强度是线性关系，因此采用双光子荧光的检测方法可以有效地增大信噪比，减少误判；
[0023]本技术提出的一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置中采用波长较长的光作为激发光源，受散射影响较小，更容易穿透液体样品，荧光的激发效率更高。
附图说明
[0024]图1是VB2、VB6和AFB1的归一化双光子荧光发射光谱图。
[0025]图2是本技术所述基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述。
[0027]参见附图2，飞秒激光系统(1)发出的激光经过可变分束器(2)调节强度，经由耦合物镜(3)耦合进入2
×
2单模光纤耦合器(4)，通过锥形微纳光纤(7)照射到啤酒或模型样品中，激发出样品中AFB1的双光子荧光，双光子荧光信号通过锥形微纳光纤(7)收集，经过带通滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置，其特征在于：包括飞秒激光系统(1)、可变分束器(2)、耦合物镜(3)、2
×
2单模光纤耦合器(4)、带通滤光器(5)、光纤光谱仪(6)和锥形微纳光纤(7)；飞秒激光系统(1)发出的激光经过可变分束器(2)调节强度，经由耦合物镜(3)耦合进入2
×
2单模光纤耦合器(4)，通过锥形微纳光纤(7)照射到啤酒或模型样品中，激发出样品中AFB1的双光子荧光，双光子荧光信号被锥形微纳光纤(7)收集，经过带通滤光器(5)传输至光纤光谱仪(6)，分析双光子荧光信号中AFB1特征峰强度，即可获得啤酒中AFB1的浓度，由于双光子荧光信号能排除啤酒中的其它物质的荧光背景影响，因此具有更高的识别度和准确性。2.根据权利要求1所述的一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置，其特征在于：所述飞秒激光系统(1)的中心波长为730nm，输出光功率不小于200mW，脉冲宽度不大于150fs。3.根据权利要求1所述的一种基于双光子荧光的啤酒中的AFB1检测装置，其特征在于：所述可变分束器(2)由可旋转零级半波片和激光线偏振分束立方构成，能够连续调节透射偏振...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫明明，陈慧芳，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：