【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于uio-66/多壁碳纳米管的传感器检测三文鱼鱼肉新鲜度的方法及应用，属于食品、气敏传感器领域。
技术介绍
1、三文鱼含有大量的蛋白质和脂肪酸，因此非常受人欢迎，但三文鱼鱼肉很容易变质，导致失去新鲜度，意外摄入变质的三文鱼鱼肉会导致中毒甚至死亡，严重影响消费者的健康；随着消费者对三文鱼鱼肉的消费需求的增加，消费者对于三文鱼鱼肉新鲜度的需求越来越高。为了保护消费者的利益，许多研究人员一直在寻找快速、可靠的检测三文鱼鱼肉新鲜度的方法；一般采用感官评定法检测三文鱼鱼肉的新鲜度，但是，感官分析依赖于分析人员的经验，主观判断可能会导致错误的结果；因此有必要开发一种种简便、灵敏的检测三文鱼鱼肉的方法；本研究开发了一种qcm气敏传感器，以三文鱼鱼肉腐败过程中的四种标志性挥发性有机物做为目标物进行三文鱼鱼肉新鲜度的检测。
2、 随着水产品加工业的快速发展，检测鱼肉新鲜度的新技术不断出现。目前主要有高效液相色谱法、红外光谱法、化学荧光法、酶联免疫吸附法以及气体传感器检测等。其中气体传感器检测以快速、无损、准确的优点，成为鱼肉类新鲜度检测的研究热点。石英晶体微天平（quartz crystal microbalance，qcm）的发展始于上世纪60年代初期，它是一种非常灵敏的质量检测仪器，其测量精度可达纳克级，比灵敏度在微克级的电子微天平高1000倍，理论上可以测到的质量变化相当于单分子层或原子层的几分之一；石英晶体微天平利用了石英晶体的压电效应，将石英晶体电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化，
3、三文鱼在死亡后，由于肠道微生物和自身酶的发酵作用会逐渐散发出腐臭性气味，所产生的气体主要包括：三甲胺(tma)、二甲胺(dma)、甲胺(hcho)、氨(nh3)等；因此，可通过检测这4种关键挥发物来判别三文鱼是否开始发生腐败。
4、 qcm作为微质量传感器具有结构简单、成本低、灵敏度高、测量精度可以达到纳克量级的优点，被广泛应用于化学、物理、生物、医学和表面科学等领域中，用以进行气体、液体的成分分析以及微质量的测量、薄膜厚度及粘弹性结构检测等；近年来，各种纳米材料被广泛用于改善qcm金电极的性能；碳基材料和mofs材料表面体积比大、表面活性高、吸附能力强等特点而受到广泛关注；因此，选择了uio-66/多壁碳纳纳米管修饰在qcm金电极，将修饰好的金电极组成1个传感器去检测4种关键性挥发物，以此将结果与tvb-n进行对比，判别三文鱼鱼肉的新鲜度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是提出一种能克服上述缺陷，可构建出一种灵敏度高、稳定性高、选择性好的qcm气敏传感器，并用于tma、dma、hcho和nh3的检测以此来判别三文鱼鱼肉的新鲜度。
2、 本专利技术的技术方案为：一种qcm气敏传感器的制备方法，其特征在于：通过uio-66/多壁碳纳米管以滴涂的方法分别修饰在qcm金电极上，将其装入气室中，连接仪器以此来实现传感器的构建，包括如下步骤：
3、（1）材料的制备
4、称取 5 mg 的uio-66，溶于5 ml 超纯水中，室温下搅拌，直至uio-66完全溶解，得到1mg/ml的uio-66水溶液；称取 5 mg 的多壁碳纳米管，溶于5 ml 超纯水中，室温下搅拌，直至多壁碳纳米管完全溶解，得到1mg/ml的多壁碳纳米管水溶液；将配置好的溶液混合到一起，超声半小时，常温下搅拌过夜，得到uio-66/多壁碳纳米管纳米复合材料。
5、（2）qcm气敏传感器的制备
6、将制备好的uio-66/多壁碳纳米管纳米复合材料通过滴涂的方式固定在预处理好的qcm金电极表面，室温干燥，制得修饰电极；qcm气敏传感器传感方法，包括以下步骤
7、 qcm气敏传感器的制备
8、称取 5 mg 的uio-66，溶于5 ml 超纯水中，室温下搅拌，直至uio-66完全溶解，得到1mg/ml的uio-66水溶液；称取 5 mg 的多壁碳纳米管，溶于5 ml 超纯水中，室温下搅拌，直至多壁碳纳米管完全溶解，得到1mg/ml的多壁碳纳米管水溶液；将配置好的溶液混合到一起，超声半小时，常温下搅拌过夜，得到uio-66/多壁碳纳米管纳米复合材料；制备好的uio-66/多壁碳纳米管纳米复合材料通过滴涂的方式固定在预处理好的qcm金电极表面，室温干燥，制得修饰电极；
9、（2）目标物质的检测
10、根据步骤所述（1）中所描述的qcm传感器装入气室中，去检测三文鱼鱼肉腐败产生的气体，选择三文鱼腐败过程中的标志性气体三甲胺、二甲胺、甲醛、氨气作为目标气体，选择鱼肉在腐败过程中其他气体作为干扰气体，分别为乙酸乙酯、冰乙酸、己醛、乙醇、1-辛烯-3-醇和丙酮；根据静态顶空计算了气体浓度，将少量含有相应分析物的水溶液滴入1.158 l的顶空瓶中，然后在常温下进行蒸发；通过静态顶空方法计算所有气体浓度均为20μmol/l的所有气体进行了选择性测试；之后将所属的目标气体进行灵敏度测试其特征在于：用频率变化记录质量变化，随着目标气体的浓度增大，频率变化也越来越明显，从而得到的标准曲线计算并判断出三文鱼的新鲜度；
11、（3）吸附模拟
12、以二甲胺为例，当二甲胺进入气室时，二甲胺与传感材料表面的官能团发生反应，随着电极上质量的增加，频率发生负偏移；当引入氮气时，化学键开始断裂，吸附的气体分子被解吸，导致质量降解频率正移，并恢复到引入二甲胺之前的频率；整个循环过程为平衡-吸附-解吸-平衡循环；被吸附的气体分子以微弱的范德华力与传感材料结合，而不影响其各自的吸附特性；由于氢键较弱且容易断裂，因此引入氮气会导致新形成的化学键几乎完全断裂；uio-66/多壁碳纳米管纳米复合材料对目标气体的吸附属于物理吸附；
13、（4）数据处理
14、将检测结果与总挥发性碱氮（tvb-n）含量进行比较，以判断三文鱼鱼肉的新鲜度；其特征如下：tvb-n测定的三文鱼鱼肉分为24个样品（8组×3重复）；所有的样品从第0天到第7天都被放置在一个4℃的冰箱中；采用自动凯式定氮法作为三文鱼鱼肉新鲜度的标准指标，同时测定三文鱼样品的tvb-n和气体传感器的检测；采用pearson相关分析方法评价三文鱼鱼肉腐败过程中与气体传感器检测结果的线性相关
15、本专利技术的有益效果：
16、（1）一根传感器可以同时检测四种气体（tma、dma、hcho和nh3）；
17、（2）将qcm传感器响应数据与tvb-n进行比较，以确定冷藏（4℃）三文鱼鱼肉的新鲜度；
18、（3）使用vasp进行吸附模拟，确定敏感材料与目标气体的吸附过程和结果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于UiO-66/多壁碳纳米管的传感器检测三文鱼鱼肉新鲜度的方法，其特征在于：通过将UiO-66/多壁碳纳米管复合材料以滴涂的方法修饰在石英晶体微天平 (QCM)金电极上来检测三文鱼腐败过程中产生的四种标志性挥发气体；分别为三甲胺、二甲胺、甲醛、氨气；通过检测目标气体和对三文鱼鱼肉的检测对比，并将检测结果与总挥发性碱氮（TVB-N）含量进行比较，以判断三文鱼鱼肉的新鲜度。实验步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于UiO-66/多壁碳纳米管的传感器检测三文鱼鱼肉新鲜度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.QCM气敏传感器的制备
4.根据权利要求1所述的检测三文鱼鱼肉腐败产生的气体，其特征在于：选择三文鱼腐败过程中的标志性气体三甲胺、二甲胺、甲醛、氨气作为目标气体，选择鱼肉在腐败过程中其他气体作为干扰气体，分别为乙酸乙酯、冰乙酸、己醛、乙醇、1-辛烯-3-醇和丙酮；根据静态顶空计算了气体浓度，将少量含有相应分析物的水溶液滴入1.158 L的顶空瓶中，然后在常温下进行蒸发；通过静态顶空方法计算所有气体浓度均为20 μmol/L的所有气
5.按照权利要求3所属的目标气体进行灵敏度测试其特征在于：用频率变化记录质量变化，随着目标气体的浓度增大，频率变化也越来越明显，从而得到的标准曲线计算并出三文鱼的新鲜度。
6.根据权利要求1所述的三文鱼样品检测，其特征如下：三文鱼样品制备过程中需将气体传感器检测的三文鱼鱼肉分为24个样品，每组20 g；所有的样品从第0天到第5天都被放置在一个4℃的冰箱中。然后，将1个样品放入体积为1.158 L的顶空瓶中，顶空采样2 h后，用50 mL的注射器吸收气体，注入试验室；采用自动凯式定氮法作为三文鱼鱼肉新鲜度的标准指标，同时测定三文鱼鱼样品的TVB-N。
7.根据权利要求1所述的传感器的响应通过Vienna Ab initio Simulation Package(VASP) 进行吸附过程的模拟，其特征如下：以二甲胺为例，当二甲胺进入气室时，二甲胺与传感材料表面的官能团发生反应，随着电极上质量的增加，频率发生负偏移；当引入氮气时，化学键开始断裂，吸附的气体分子被解吸，导致质量降解频率正移，并恢复到引入二甲胺之前的频率；整个循环过程为平衡-吸附-解吸-平衡循环；被吸附的气体分子以微弱的范德华力与传感材料结合，而不影响其各自的吸附特性；由于氢键较弱且容易断裂，因此引入氮气会导致新形成的化学键几乎完全断裂；UiO-66/多壁碳纳米管纳米复合材料对目标气体的吸附属于物理吸附。
8.根据权利要求1所述并将检测结果与总挥发性碱氮（TVB-N）含量进行比较，以判断三文鱼鱼肉的新鲜度；其特征如下：TVB-N测定的三文鱼鱼肉分为24个样品（8组×3重复）；所有的样品从第0天到第7天都被放置在一个4℃的冰箱中；采用自动凯式定氮法作为三文鱼鱼肉新鲜度的标准指标，同时测定三文鱼样品的TVB-N和气体传感器的检测；采用Pearson相关分析方法评价三文鱼鱼肉腐败过程中与气体传感器检测结果的线性相关。
...【技术特征摘要】
1.一种基于uio-66/多壁碳纳米管的传感器检测三文鱼鱼肉新鲜度的方法，其特征在于：通过将uio-66/多壁碳纳米管复合材料以滴涂的方法修饰在石英晶体微天平 (qcm)金电极上来检测三文鱼腐败过程中产生的四种标志性挥发气体；分别为三甲胺、二甲胺、甲醛、氨气；通过检测目标气体和对三文鱼鱼肉的检测对比，并将检测结果与总挥发性碱氮（tvb-n）含量进行比较，以判断三文鱼鱼肉的新鲜度。实验步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于uio-66/多壁碳纳米管的传感器检测三文鱼鱼肉新鲜度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.qcm气敏传感器的制备
4.根据权利要求1所述的检测三文鱼鱼肉腐败产生的气体，其特征在于：选择三文鱼腐败过程中的标志性气体三甲胺、二甲胺、甲醛、氨气作为目标气体，选择鱼肉在腐败过程中其他气体作为干扰气体，分别为乙酸乙酯、冰乙酸、己醛、乙醇、1-辛烯-3-醇和丙酮；根据静态顶空计算了气体浓度，将少量含有相应分析物的水溶液滴入1.158 l的顶空瓶中，然后在常温下进行蒸发；通过静态顶空方法计算所有气体浓度均为20 μmol/l的所有气体进行了选择性测试。
5.按照权利要求3所属的目标气体进行灵敏度测试其特征在于：用频率变化记录质量变化，随着目标气体的浓度增大，频率变化也越来越明显，从而得到的标准曲线计算并出三文鱼的新鲜度。
6.根据权利要求1所述的三文鱼样品检测，其特征如下：三文鱼样品制备过程中需将气体传感器检测的三文鱼鱼肉分为24个样品，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈薇，陈世豪，王阵贺，孙霞，郭业民，刘聪，王学梅，杜学芹，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。