【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于食品质量检测，具体涉及一种复合纳米比色传感器及其检测挥发性有机化合物的方法。
技术介绍
1、挥发性有机化合物(vocs)在kombucha茶浓缩液发酵过程中由于有机物的氧化、蛋白质的分解等而释放出来。食品来源的vocs作为食品质量和安全的重要指标近年来受到了广泛关注，而kombucha茶浓缩液发酵中vocs呈现出一个动态的变化过程，因此，实时感知kombucha茶浓缩液发酵过程中vocs的动态变化是评估kombucha发酵的关键环节。
2、通常情况下，专家感官评价是评判食品香气变化的一个重要手段，专家根据发酵过程中香气的变化特征，判断发酵的适度；但专家感官评判主观性强、重复性差，且不能精准描述发酵过程产生的特征香气分子。目前现有比色传感器是由多种卟啉及其衍生物类、花青素类等天然化学响应染料组成的阵列构成，在实际应用中也存在一定的局限性：1)化学响应染料与结构相似的小分子挥发性有机化合物发生配位反应时均有显色反应，传感器的特异性不强；2)挥发性有机化合物的浓度过低时，化学响应染料的显色反应不明显，传感器灵敏度不高。因此，需要构建一种高选择性的优良纳米复合比色传感器来检测挥发性有机化合物，进而实现基于挥发性有机化合物的检测结果来判断kombucha茶浓缩液的发酵时间。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种复合纳米比色传感器及其检测挥发性有机化合物的方法；在本专利技术中，先通过纳米复合材料构成复合纳米比色传感器，然后采用所述复合纳米比色
2、为了达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术手段：
3、本专利技术首先提供了一种复合纳米比色传感器，所述复合纳米比色传感器由化学响应染料和纳米材料聚合得到。
4、优选地，所述化学响应染料包括8-苯基-4,4-二氟硼二吡咯甲烷(hbdp),8-(4-硝基苯基)-4,4-二氟-2,6-二溴硼啉二吡咯(no2brbdp)和8-(4-硝基苯基)-4,4-二氟硼二吡咯甲烷(no2bdp)中的一种或多种。
5、优选地，所述纳米材料包括金属有机骨架(mof)，聚苯乙烯-丙烯酸共聚物(psa)和多孔二氧化硅纳米球(psn)中的一种或多种混合。
6、优选地，当纳米材料为金属有机骨架(mof)时，化学响应染料负载在片状纳米材料表面；
7、当纳米材料为聚苯乙烯-丙烯酸共聚物(psa)和/或多孔二氧化硅纳米球(psn)与化学响应染料聚合时，化学响应染料包覆在纳米材料表面。
8、本专利技术还提供了上述复合纳米比色传感器的制备方法，具体包括如下步骤：
9、(1)将纳米材料分散在无水乙醇中，得到分散液a；将化学响应染料溶于n,n-二甲基甲酰胺中，得到溶液b；
10、(2)将分散液a和溶液b混合，并向其中加入活性剂得到混合物，然后将混合物在搅拌条件下变速升温反应，反应结束后冷却至室温，超声浴下得到复合纳米比色材料；
11、(3)将复合纳米比色材料吸附在疏水反应基底材料聚偏二氟乙烯膜上，挥发后得到复合纳米比色传感器。
12、优选地，步骤(2)中，混合物中化学响应染料、纳米材料和活性剂的用量比为2mg:1mg:20ml。
13、优选地，步骤(2)中，所述活性剂包括聚乙二醇600(peg-600)。
14、优选地，步骤(2)中，所述搅拌条件下变速升温反应为初温40～50℃保持10～15min，5℃/5min的速率加热至90～100℃并保持50～60min。
15、优选地，步骤(2)中，超声浴的条件为280～350rpm转速，超声频率20～40khz，超声功率80～100w，超声30min。
16、本专利技术还提供了上述复合纳米比色传感器在检测食品中挥发性有机化合物中的应用。优选地，所述食品包括kombucha茶浓缩液。
17、本专利技术还提供了上述复合纳米比色传感器在判断食品发酵时间中的应用。
18、优选地，所述食品包括kombucha茶浓缩液。
19、本专利技术还提供了一种判断食品发酵时间判断的方法，具体包括如下步骤：
20、(1)通过上述复合纳米比色传感器与食品中主要特征vocs发生独特的颜色变化反应，采用图像信息来表达食品发酵过程中vocs信息，具体步骤为：
21、将复合纳米比色传感器置于气体反应室的凹槽中，利用图像采集系统采集反应前的图像，然后将发酵一定时间的食品放于气体富集装置中，使食品的挥发性气体与复合纳米比色传感器反应，反应结束后采集复合纳米比色传感器的图像；
22、以上述复合纳米比色传感器的图像中心为原点、n个像素为半径的圆形作为感兴趣区域(region of interest，roi)，分别提取与反应前后的复合纳米比色传感器的roi区域的r、g、b三个分量的灰度平均值，进而得到反应前后的纳米复合材料的特征差值矩阵，通过归一化将特征矩阵放大，并使其处于一个相同的比较范围，处理得到纳米复合材料与待检测vocs反应前后的差值特征图像，并利用计算机及其matlab软件，得到△r、△g、△b和特征差值；
23、(2)将纳米复合材料与vocs反应前后的△r、△g、△b和特征差值作为pca预测模型的输入变量，建立不同发酵时间的食品的判别模型；
24、(3)采用上述复合纳米比色传感器检测食品反应后的r、g、b和特征差值四个颜色分量，将颜色分量作为特征值输入不同发酵时间的食品判别模型中，进行主成分分析，得出不同的发酵时间的食品在pca模型中的空间分布，从而判断食品的发酵时间。
25、优选地，步骤(1)中，所述归一化的公式如下所示：
26、
27、
28、
29、
30、其中，以△r分量为例，δri'为第i个纳米复合材料△r分量归一化后的特征变量，δri为第i个纳米复合材料△r分量归一化前的特征变量，δrmax为所有纳米复合材料△r分量的原始特征变量最大值，δrmin为所有纳米复合材料△r分量的原始特征变量最小值，将归一化后的特征矩阵生成△r、△g、△b三个分量的灰度差值图像，将△r、△g、△b三个分量的灰度图像叠加，得到纳米复合材料与待检测vocs反应前后的差值特征图像。
31、优选地，步骤(3)中，属于同一发酵时间的食品在pca模型中即会分布在一块区域内，不同的发酵时间的食品会分布在不同的空间区域内。
32、本专利技术还基于密度泛函理论(dft)来解析复合纳米比色传感器中化学响应染料与kombucha茶浓缩液发酵中vocs的作用机理，具体如本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合纳米比色传感器的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复合纳米比色传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述化学响应染料包括8-苯基-4,4-二氟硼二吡咯甲烷(HBDP)、8-(4-硝基苯基)-4,4-二氟-2,6-二溴硼啉二吡咯(NO2BrBDP)和8-(4-硝基苯基)-4,4-二氟硼二吡咯甲烷(NO2BDP)中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的复合纳米比色传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，混合物中化学响应染料、纳米材料和活性剂的用量比为2mg:1mg:20mL；
4.根据权利要求1所述的复合纳米比色传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌条件下变速升温反应为初温40～50℃保持10～15min，5℃/5min的速率加热至90～100℃并保持50～60min；
5.权利要求1～4任一项所述权利要求所述方法制备的复合纳米比色传感器，其特征在于，所述化学响应染料负载在片状纳米材料表面。
6.权利要求5所述的复合纳米比色传感器在检测食品中挥发性有机化合物中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述复合纳米比色传感器通过检测食品中挥发性有机化合物来判断食品发酵时间。
8.根据权利要求6或7所述的应用，其特征在于，所述食品包括kombucha茶浓缩液。
9.一种判断食品发酵时间判断的方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的判断食品发酵时间判断的方法，其特征在于，步骤(3)中，属于同一发酵时间的食品在PCA模型中即会分布在一块区域内，不同的发酵时间的食品会分布在不同的空间区域内。
...【技术特征摘要】
1.一种复合纳米比色传感器的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复合纳米比色传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述化学响应染料包括8-苯基-4,4-二氟硼二吡咯甲烷(hbdp)、8-(4-硝基苯基)-4,4-二氟-2,6-二溴硼啉二吡咯(no2brbdp)和8-(4-硝基苯基)-4,4-二氟硼二吡咯甲烷(no2bdp)中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的复合纳米比色传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，混合物中化学响应染料、纳米材料和活性剂的用量比为2mg:1mg:20ml；
4.根据权利要求1所述的复合纳米比色传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌条件下变速升温反应为初温40～50℃保持10～15min，5℃/5min的速率加热至90～100℃...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈全胜，康文翠，林颢，李益兵，韩章，邵小康，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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