一种基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法，太赫兹超材料吸收器的周期P为60μm，涂层金属为金，采用硅衬底；太赫兹超材料吸收器包括位于中间位置的大十字形结构和位于大十字形结构四周的若干个小十字形结构，大十字形结构的长度L1为30μm，大十字形结构的宽度W为2μm，小十字形结构包括呈十字形的主体部以及设于主体部外侧的外框部，主体部与外框部垂直，主体部的长度L2为25μm，外框部的长度L3为12μm；大十字形结构的其中一个边与主体部的中心的距离d为15μm。本发明专利技术开发出一种新的超材料，并使用该超材料实现了黄曲霉毒素定性检测，为黄曲霉毒素定性检测提供了新的途径。检测提供了新的途径。检测提供了新的途径。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法


[0001]本专利技术涉及化学检测
，特别是涉及一种基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法。

技术介绍

[0002]食品安全问题关系到社会稳定和人民的日常生活。在食品安全问题中，受到黄曲霉毒素污染的食品安全问题已成为一个全球性的问题。黄曲霉毒素(AFs)是由黄曲霉产生的一组有害真菌毒素，可同时污染水体和食品。据报道黄曲霉毒素会导致肝细胞癌、雷氏综合征和慢性肝炎，从而对人体造成严重危害。其衍生物约有20余种，较为常见且毒性较大的主要有黄曲霉毒素B1(AFB1)、黄曲霉毒素B2(AFB2)、黄曲霉毒素G1(AFG1)和黄曲霉毒素G2(AFG2)。1993年，黄曲霉毒素被世界卫生组织癌症研究机构列为I类致癌物，这种剧毒的致癌物主要污染花生、玉米和谷物等农产品，从而使这些食品发霉变质。
[0003]人们通过误食被黄曲霉毒素污染的农产品和食品，会导致体内的细胞发生病变，从而严重危害人民的身体健康。许多国家为解决黄曲霉毒素对农产品和食品的污染，已经对农产品和食品中的黄曲霉毒素含量实施了严格的监管控制。其中美国联邦政府有关法律规定人类消费食品和奶牛饲料中的黄曲霉毒含量(指B1+B2+G1+G2的总量)不能超过15μg/kg，人类消费的牛奶中的含量不能超过0.5μg/kg，其他动物饲料中的含量不能300μg/kg。欧盟国家规定更加严格落花生和坚果及其加工产品和所有谷类食品及加工产品中黄曲霉毒素B1限量为2.0μg/kg，原奶、热处理奶及加工奶产品中M1限量为0.050μg/kg，婴儿食品(包括婴幼儿奶)中M1限量为0.025μg/kg。为防止黄曲霉毒素污染食品，在中国相关部门已经出台了相关标准与管理办法严格限定了不同食品中黄曲霉毒素的含量。
[0004]目前国内外检测黄曲霉毒素的常用理化分析方法包括薄层色谱法、高效液相色谱法、酶联免疫吸附法、电化学法等。这些理化分析方法虽然对黄曲霉毒素的检测灵敏度较高，但是存在检测成本高、检测周期长、实验重复性差、实验过程复杂繁琐以及损坏实验样品等缺点。近几年，许多学者也在寻找可以实现对食品中黄曲霉毒素定性定量分析的光谱检测技术，主要包括近红外光谱技术(Near Infrared Spectroscopy，NIR)、荧光光谱技术(Fluorescence Spectroscopy)、拉曼光谱(Raman Spectra)和多光谱技术等光谱检测技术。但是近红外光谱法虽然具有检测高效、无损等优点，能够实现对黄曲霉毒素定量检测，但在对黄曲霉毒素的定量分析的精准度和灵敏度方面仍有不足，达不到国际要求。荧光光谱技术虽然具有分析速度快，分析精密度高等特点，但是受干扰的因素较多。拉曼光谱虽然可以采用SERS增强，但是增强条件非常苛刻，而且增强基底的选择和制备难度较大。因此，寻找食品中痕量黄曲霉毒素快速、无损、高灵敏的检测方法一直是食品安全领域备受关注的焦点和国内外学者研究的热点。
[0005]太赫兹(Terahertz，THz)波通常指频率范围在0.1到10THz之间的电磁波。其具有光子能量小、分辨率高、光学参数丰富等优点，为太赫兹光谱技术应用于生物和化学分子检测提供了理论依据。近几年，陆续有专家学者利用太赫兹光谱技术开展生物与化学分子等
领域的相关研究。但随着研究的深入发现利用传统的太赫兹光谱检测技术检测毒性较高且危害较大的痕量物质难度系数较高。这可能是由于自然界中绝大多数物质对太赫兹波的电磁响应较为微弱，使太赫兹波谱技术的检测灵敏度受到限制。为了增强太赫兹光谱检测技术对痕量成分的检出能力，超材料传感器开始进入人们的视野。
[0006]超材料(Metamaterial)是一种人为地对亚波长单元结构进行周期性排列，从而获得对电磁波的奇异响应的人工复合电磁材料。其中，超材料吸波器是指能够在特定频率上对入射波产生有效吸收，使对应的透射和反射极大衰减甚至几乎消失的器件。
[0007]然而目前还没有使用超材料进行黄曲霉毒素定性检测的研究。

技术实现思路

[0008]鉴于上述状况，本专利技术的目的在于提供一种基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法，以开发出一种新的基于超材料，并使用该超材料实现黄曲霉毒素定性检测方法，为黄曲霉毒素定性检测提供新的途径。
[0009]本专利技术提供一种基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法，所述太赫兹超材料吸收器具有以下参数：周期P为60μm，涂层金属为金，采用硅衬底；所述太赫兹超材料吸收器包括位于中间位置的大十字形结构和位于所述大十字形结构四周的若干个小十字形结构，所述大十字形结构的长度L1为30μm，所述大十字形结构的宽度W为2μm，所述小十字形结构包括呈十字形的主体部以及设于所述主体部外侧的外框部，所述主体部与所述外框部垂直，所述主体部的长度L2为25μm，所述外框部的长度L3为12μm；所述大十字形结构的其中一个边与所述主体部的中心的距离d为15μm；
[0010]所述检测方法包括以下步骤：
[0011](1)配置多个不同浓度的黄曲霉毒素B2标准液、黄曲霉毒素G1标准液、黄曲霉毒素G2标准液，并将黄曲霉毒素B2标准液分别滴在对应的太赫兹超材料吸收器上，放入烘干箱中烘干；
[0012](2)将烘干后的太赫兹超材料吸收器放入太赫兹系统中使用透射模式进行测量，采集对应样品的太赫兹光谱信息；
[0013](3)将采集的黄曲霉毒素B1、G1、G2的原始太赫兹透射光谱通过线性判别分析算法进行二分类；
[0014](4)对太赫兹光谱信息进行特征提取；
[0015](5)采用化学计量学方法建立黄曲霉毒素B2、G1、G2溶液太赫兹透射光谱的定性分析模型；
[0016](6)获取待检测的含有黄曲霉毒素的样本的太赫兹光谱信息，并输入至各个定性分析模型中，以获得待检测样本中黄曲霉毒素的类型。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供的基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法，提出了一种新的基于超材料，并使用该超材料实现了黄曲霉毒素定性检测方法，为黄曲霉毒素定性检测提供了新的途径，本专利技术通过太赫兹技术对食品中黄曲霉毒素定性检测能够达到国标要求。
[0018]另外，根据本专利技术提供的基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法，还具有以下技术特征：
[0019]其中，上述太赫兹超材料吸收器通过制备方法制备得到：
[0020]采用四寸双抛硅片和玻璃片进行加工，整个加工工艺包括镀膜、预处理、匀胶、前烘、曝光、显影、打胶、坚膜、刻蚀和剥离；首先在硅衬底上镀5nm的铬，随后镀100纳米金；待金属沉积之后，采用HMDS烘箱进行预处理，烘箱温度设置为120℃，时间为10min；预处理后进行匀胶，将光刻胶AZ6112滴在硅衬底表面，采用匀胶机以600r的转速，将滴在硅衬底表面的光刻胶AZ6112摊开，随后在4000r的转速下，使其均匀成膜，并达到1
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2μm的厚度；匀胶后进行前烘，前烘的温度和时间的分别为100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法，其特征在于，所述太赫兹超材料吸收器具有以下参数：周期P为60μm，涂层金属为金，采用硅衬底；所述太赫兹超材料吸收器包括位于中间位置的大十字形结构和位于所述大十字形结构四周的若干个小十字形结构，所述大十字形结构的长度L1为30μm，所述大十字形结构的宽度W为2μm，所述小十字形结构包括呈十字形的主体部以及设于所述主体部外侧的外框部，所述主体部与所述外框部垂直，所述主体部的长度L2为25μm，所述外框部的长度L3为12μm；所述大十字形结构的其中一个边与所述主体部的中心的距离d为15μm；所述检测方法包括以下步骤：(1)配置多个不同浓度的黄曲霉毒素B2标准液、黄曲霉毒素G1标准液、黄曲霉毒素G2标准液，并将黄曲霉毒素B2标准液分别滴在对应的太赫兹超材料吸收器上，放入烘干箱中烘干；(2)将烘干后的太赫兹超材料吸收器放入太赫兹系统中使用透射模式进行测量，采集对应样品的太赫兹光谱信息；(3)将采集的黄曲霉毒素B1、G1、G2的原始太赫兹透射光谱通过线性判别分析算法进行二分类；(4)对太赫兹光谱信息进行特征提取；(5)采用化学计量学方法建立黄曲霉毒素B2、G1、G2溶液太赫兹透射光谱的定性分析模型；(6)获取待检测的含有黄曲霉毒素的样本的太赫兹光谱信息，并输入至各个定性分析模型中，以获得待检测样本中黄曲霉毒素的类型。2.根据权利要求1所述的基于太赫兹超材料吸收器的黄曲霉毒素定性检测方法，其特征在于，所述太赫兹超材料吸收器通过以下制备方法制备得到：采用四寸双抛硅片和玻璃片进行加工，整个加工工艺包括镀膜、预处理、匀胶、前烘、曝光、显影、打胶、坚膜、刻蚀和剥离；首先在硅衬底上镀5nm的铬，随后镀100纳米金；待金属沉积之后，采用HMDS烘箱进行预处理，烘箱温度设置为120℃，时间为10min；预处理后进行匀胶，将光刻胶AZ6112滴在硅衬底表面，采用匀胶机以600r的转速，将滴在硅衬底表面的光刻胶AZ6112摊开，随后在4000r的转速下，使其均匀成膜，并达到1
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2μm的厚度；匀胶后进行前烘，前烘的温度和时间的分别为100℃，120s；前烘完后进行曝光，曝光后采用浓度为2.38％的3038显影液进行手动显影35s，在显影完毕后采用去胶机进行打胶，以便去除表面的残胶，打胶机的功率设置为200w、时间为3min；...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军，占朝辉，徐思杰，欧阳爱国，贺永，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：