可视化定量检测Vc含量的方法及便携式智能传感系统技术方案

本发明专利技术提供了一种可视化定量检测Vc含量的方法及便携式智能传感系统。该便携式智能传感系统包括通过适配器安装在智能手机背部的暗盒；在暗盒内设有紫外灯，暗盒的底部固定有荧光试纸条；在荧光试纸条上的蜡圈内印刷有SiCDs+Fe

【技术实现步骤摘要】
可视化定量检测Vc含量的方法及便携式智能传感系统


[0001]本专利技术涉及Vc检测
，具体地说是一种可视化定量检测Vc含量的方法及便携式智能传感系统。

技术介绍

[0002]维生素C(Vc，也称抗坏血酸)是一种高度水溶性的成分，对人体健康起着极其重要的作用。它对各种生物过程都很重要，例如作为一种有效的抗氧化剂，减少对Vc过氧化物酶底物的氧化应激。在临床实践中，Vc可用于缓解白癜风，降低癌症发病率。Vc不能在人体内合成，必须通过食物、药物等摄入。Vc的摄入对于治疗普通感冒、坏血病、精神疾病、腹泻、癌症、艾滋病和不孕症等是有效的。相反，Vc过量会引起一些症状，如胃刺激、腹泻和尿路结石。考虑到Vc在我们日常生活中的重要作用，监测和检测其数量对确保食品质量和保健具有重要意义。
[0003]目前用于检测Vc的几种技术，包括毛细管电泳法、滴定法、分光光度法、色谱法和荧光法。
[0004]毛细管电泳法：其是一种高效分离技术，物质的分离可以在很短时间内完成，但由于毛细管直径小，使光路太短，而且重现性较差。
[0005]滴定法：包括碘量法、2,6
‑
二氯靛酚滴定法和电位滴定法，可实现Vc含量的测定，但该方法检测灵敏度低，适用性差，测定结果误差较大。
[0006]分光光度法：此法是较早测定Vc的仪器分析方法，分光光度法所使用仪器简便、便宜且测定过程快速。但是准确度不高，灵敏度低。
[0007]色谱法：包括气相色谱(GC)和液相色谱(HPLC)。具有操作自动化、分析结果可靠等优点，但检测过程复杂、耗时且需要昂贵的仪器设备和专业人员。
[0008]荧光法：因其操作简单、测定快速、灵敏度高、需要样品量少和精确度高等固有优势而引起了人们对Vc检测的极大兴趣。
[0009]上述前四种方法，由于需要繁琐的提取程序、复杂的仪器操作和较长的测量时间等缺点，阻碍了它们的广泛应用。而常见的荧光传感策略虽然可以灵敏、快速地检测Vc，但与其他定量检测方法一样，也需要专业技术人员拥有昂贵的仪器及实验室条件，这通常非常复杂和耗时，不适合在线实时检测。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的就是提供一种可视化定量检测Vc含量的方法及便携式智能传感系统，该传感系统是基于智能手机而进行的Vc检测，通过该便携式智能传感系统可以实现对食品基质中Vc的灵敏、可靠、在线、实时检测。
[0011]本专利技术是这样实现的：一种可视化定量检测Vc含量的便携式智能传感系统，包括通过适配器安装在智能手机背部上的暗盒；在所述暗盒的顶面中心开有通孔，所述通孔与智能手机背面的摄像头相对；在所述暗盒内位于通孔的两侧设有紫外灯，在所述暗盒的底
部通过定位托盘固定有荧光试纸条；在所述荧光试纸条上排布有若干圆形蜡圈，在每一蜡圈内印刷有SiCDs+Fe
3+
荧光传感器溶液；检测时将待测样品溶液滴到蜡圈内，紫外灯照射蜡圈所围指示区域，由智能手机进行拍照，识别图片RGB值，并由相应数据处理模块进行计算得出待测样品溶液中Vc含量，并可在智能手机上进行显示。
[0012]优选的，所述暗盒是使用可降解的黑色PLA聚乳酸材料3D打印而成。所述暗盒高度为85.0mm。
[0013]优选的，所述紫外灯通过灯托固定在所述暗盒的顶部，在所述灯托上设有塑料漫射器和凹透镜；所述塑料漫射器位于紫外灯的下方，所述凹透镜位于所述塑料漫射器的下方。
[0014]优选的，所述定位托盘包括底板、设置在所述底板上的芯片托盘以及设置在所述芯片托盘上的芯片托盘盖；荧光试纸条放置于所述芯片托盘上。
[0015]上述方案中，适配器可以保证多种型号手机都能用于检测，暗盒内双侧紫外灯照射可以消除边缘效应的影响；荧光传感指示区域外侧印有蜡圈，待测样品溶液可以被限制在蜡圈的亲水指示区域内；暗盒将手机摄像头与感应元件限制在了最佳成像距离，提高测量精度。
[0016]采用上述可视化定量检测Vc含量的便携式智能传感系统，对待测样品溶液中Vc含量进行检测的方法具体如下：
[0017]a、将待测样品溶液滴加到荧光试纸条上的蜡圈所围的指示区域内；
[0018]b、将滴加待测样品溶液后的荧光试纸条通过定位托盘固定在暗盒底部；
[0019]c、打开紫外灯照射暗盒底部的荧光试纸条；
[0020]d、打开智能手机的摄像头，对暗盒底部的荧光试纸条进行拍照；
[0021]e、通过智能手机上的数据处理模块，识别所拍照片上的RGB值，并通过如下公式计算照片灰度值I：
[0022]I＝R
×
0.299+G
×
0.587+B
×
0.114
[0023]f、通过数据处理模块计算荧光比值(I
‑
I0)/I0，根据如下公式计算待测样品溶液中Vc浓度；
[0024](I
‑
I0)/I0＝0.4807C
Vc
‑
0.0176，
[0025]其中，I0和I分别为加Vc之前和之后的荧光试纸条灰度值，C
Vc
为Vc浓度；
[0026]根据Vc浓度即可得出待测样品溶液中Vc含量。
[0027]本专利技术中，荧光试纸条上蜡圈所围区域内的SiCDs+Fe
3+
荧光传感器溶液的制备方法如下：
[0028]①
、将柠檬酸和半胱氨酸溶解在去离子水中，超声溶解，并氮气鼓泡得到氮饱和的前体溶液；优选的，柠檬酸和半胱氨酸的质量比为4:1，超声溶解15min，氮气鼓泡10min；
[0029]②
、将3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷注入上述氮饱和的前体溶液中，得到SiCDs前驱体溶液；
[0030]③
、将制备好的SiCDs前驱体溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并在200℃下孵育2h；
[0031]④
、冷却至室温后，将所得混合物通过透析袋纯化，得到SiCDs溶液；
[0032]⑤
、在SiCDs溶液中加入氯化铁溶液，得到SiCDs+Fe
3+
荧光传感器溶液。
[0033]优选的，SiCDs与Fe
3+
的混合溶液的pH为5.0，Fe
3+
的浓度为0.16mmol/L，加入Fe
3+
使SiCDs的荧光猝灭的时间为30s，加入待测样品溶液使SiCDs的荧光恢复的时间为120s。
[0034]本专利技术的有益效果如下：
[0035]本专利技术研制的一种新型SiCDs(硅碳量子点)可切换荧光探针用于Vc的简便、快速、灵敏和无标记检测。SiCDs具有强烈的蓝色荧光、较高的热稳定性、较强的光稳定性、良好的水溶性和优异的耐盐性。由于SiCDs表面的
‑
NH2/
‑
COOH/
‑
OH电子转移到Fe
3+
上，导致SiCDs的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可视化定量检测Vc含量的便携式智能传感系统，其特征是，包括通过适配器安装在智能手机背部上的暗盒；在所述暗盒的顶面中心开有通孔，所述通孔与智能手机背面的摄像头相对；在所述暗盒内位于通孔的两侧设有紫外灯，在所述暗盒的底部通过定位托盘固定有荧光试纸条；在所述荧光试纸条上排布有若干圆形蜡圈，在每一蜡圈内印刷有SiCDs+Fe
3+
荧光传感器溶液；检测时将待测样品溶液滴到蜡圈内，紫外灯照射蜡圈所围指示区域，由智能手机进行拍照，识别图片RGB值，并由相应数据处理模块进行计算得出待测样品溶液中Vc含量，并可在智能手机进行显示。2.根据权利要求1所述的可视化定量检测Vc含量的便携式智能传感系统，其特征是，所述暗盒是使用可降解的黑色PLA聚乳酸材料3D打印而成。3.根据权利要求1所述的可视化定量检测Vc含量的便携式智能传感系统，其特征是，所述紫外灯通过灯托固定在所述暗盒的顶部，在所述灯托上设有塑料漫射器和凹透镜；所述塑料漫射器位于紫外灯的下方，所述凹透镜位于所述塑料漫射器的下方。4.根据权利要求1所述的可视化定量检测Vc含量的便携式智能传感系统，其特征是，所述定位托盘包括底板、设置在所述底板上的芯片托盘以及设置在所述芯片托盘上的芯片托盘盖；荧光试纸条放置于所述芯片托盘上。5.根据权利要求1所述的可视化定量检测Vc含量的便携式智能传感系统，其特征是，所述暗盒高度为85.0mm。6.一种可视化定量检测Vc含量的方法，其特征是，该方法依赖于权利要求1所述的可视化定量检测Vc含量的便携式智能传感系统，该方法具体包括如下步骤：a、将待测样品溶液滴加到权利要求1所述的荧光试纸条上的蜡圈所围的指示区域内；b、将滴加待测样品溶液后的荧光试纸条通过定位托盘固定在暗盒底部；c、打开紫外灯照射暗盒底部的荧光试纸条；d、打开智能手机的摄像头，对暗盒底部的荧光试纸条进行拍照；e、通过智能手机上的数据处理模块，识别所拍照片上的RGB值，并通过如下公式计算照片灰度值I：I＝R
×
0.299+G
×
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春花，徐啸，王富丽，赵悦，师钰博，赵昕，王庭欣，赵志磊，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：