檢測茶多酚多層傳感器及其制備方法及該傳感器的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于檢測茶多酚多層的傳感器，以及所述多層傳感器的制備方法，并用該傳感器檢測茶葉中茶多酚的方法。采用本發(fā)明用于對茶葉中茶多酚的快速檢測，成本低廉，根據(jù)所檢測的茶多酚濃度不同，發(fā)生不同的顏色變化，做到可視化檢測，檢測限低，不需要大型儀器，樣品不需要前處理，操作簡單，穩(wěn)定性好,可以作為實時判別不同品牌或質(zhì)量的植物源性飲料的一種廉價、方便、簡單有效的“電子舌”。并且，本發(fā)明無需對檢測樣進行前處理，直接對茶多酚進行快速檢測。
【專利說明】
檢測茶多酚多層傳感器及其制備方法及該傳感器的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及食品檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及檢測茶多酚多層傳感器及其制備方法及該傳感器的應(yīng)用?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]天然的抗氧化劑多酚能夠參與人體的代謝反應(yīng)，防止自由基引起的氧化損傷，通過對抗氧化活性和多酚成分的準確測定，實現(xiàn)對各種植物源性食品飲料生理功能的客觀評價已經(jīng)成為相關(guān)研究領(lǐng)域中最熱門的研究熱點之一。其中采用福林酚比色法是檢測總多酚含量的經(jīng)典方法。然而，由于其他還原劑如如氨基酸、抗壞血酸和其他糖的干擾，使重復(fù)性變差，大大阻礙了其廣泛應(yīng)用。從分析檢測的性能來看，最有效的方法無疑是對那些依賴于大型儀器設(shè)備的方法，包括高效液相色譜法測定、毛細管電泳、流動注射光譜等等。但由于樣品前處理的復(fù)雜性和專業(yè)操作人員的缺乏，導(dǎo)致總多酚含量的低估，尤其是不可避免的高昂的實驗成本和費時費力的操作程序。由于大多數(shù)多酚都有較強的化學(xué)活性，紙質(zhì)傳感器類，低耗性、原位分析、實時檢測、操作簡便易推廣，降低了對操作和儀器以及試劑的要求，可以實現(xiàn)實驗室外的實時快速檢測，成本大大降低，使市場化商品化成為可能，在環(huán)境保護、健康監(jiān)測等方面有很大潛力。
[0003]CN201510688617.1公開的“茶多酚含量快速檢測試紙及其制備方法”，存在以下問題:利用二價鐵作為顯色劑，試劑本身不穩(wěn)定極易氧化;試紙每一層的加載方式為直接浸潤，對浸潤的量無法控制，不僅對試劑是一種浪費，并且無法保證批次間的重復(fù)性;制備過程中需要對試紙進行冷凍干燥，增加了操作的繁瑣性;最后只對多酚得到半定量的結(jié)果。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，如何提供一種用于快速檢測茶多酚的傳感器及該傳感器的制備方法，使該傳感器能夠快速、靈敏、能目測地半定量產(chǎn)品中的茶多酚含量，且該試紙的制備方法簡單易操作。
[0005]本發(fā)明還提供該傳感器檢測茶葉中茶多酚的方法。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)手段:一種檢測茶多酚多層傳感器，其特征在于，由Fe3+絡(luò)合物、殼聚糖層和海藻酸鈉層在二氧化鈦膜改性的濾紙膜上由內(nèi)到外層層自組裝而成。
[0007]進一步，所述檢測茶多酚多層傳感器的制備方法，包括如下步驟:1)將定性濾紙裁剪成2.0cm X 2.0cm方塊，在無水乙醇中浸潤12-15h，室溫下干燥；2)將10此的鈦酸四丁酯溶液用移液器滴加在紙片的中心，讓溶液在紙片上擴散，室溫下干燥;其中，鈦酸四丁酯溶液通過將lmL鈦酸四丁酯加到9mL無水乙醇，接著加入100此乙酸配制而成；3)在經(jīng)步驟2)處理的濾紙上加入10yL染料溶液，室溫干燥后再加入10yL殼聚糖溶液和 1 〇此海藻酸鈉溶液;其中，染料溶液通過將0.5 mol丄―1三氯化鐵溶液5mL加1.5 mol丄―1硫氰酸氨5mL用10%體積份數(shù)的無水乙醇稀釋到25 mL配置;殼聚糖and 2.0mg-ml/1海藻酸鈉分別用2%體積份數(shù)的乙酸和去離子水配制，這兩個溶液在用之前都要攪拌 24-26h；4)在經(jīng)步驟3)處理的濾紙上滴加10此鈦酸四丁酯溶液，完成多層傳感器的一個循環(huán)；5)重復(fù)步驟2)-4)五次循環(huán)，構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)的傳感器。
[0008]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:1、本發(fā)明傳感器應(yīng)用常見的材料和簡單的工藝制備，具有成本低的特點。并且，利用層層自組裝制備多層膜，使溶液擴散更均勻，疏水性更強，顯色更明顯；通過比較不同循環(huán)次數(shù)傳感器對茶多酚的響應(yīng)程度，發(fā)現(xiàn)重復(fù)五次響應(yīng)性最高。利用硫氰酸鐵在殼聚糖基質(zhì)中的擴散，排除硫氰酸鐵溶液本身的顏色干擾，保證結(jié)果的準確性;實現(xiàn)對不同等級綠茶的檢測。
[0009]2、本發(fā)明采用更加穩(wěn)定的三價鐵作為顯色劑，排除了試劑本身不確定因素帶來的干擾;試紙的每一層都通過移液槍精確滴加，保證良好的重復(fù)性;制備過程只需室溫干燥即可;最后將紙片顏色的RGB和灰度值提取出來，得到對多酚的定量結(jié)果準確度高。
[0010]3、茶葉中富含茶多酚，均含于茶葉浸提液中。采用本發(fā)明多層傳感器直接對茶葉浸提液進行檢測即可，無需對檢測樣(茶葉浸提液)進行復(fù)雜的前處理，實現(xiàn)對茶多酚的可視化檢測。用于茶葉中茶多酚的快速檢測，成本低廉，根據(jù)所檢測的茶多酚濃度不同，發(fā)生不同的顏色變化，做到可視化檢測，檢測限低，不需要大型儀器，操作簡單，穩(wěn)定性好，可以作為實時判別不同品牌或質(zhì)量的植物源性飲料的一種廉價、方便、簡單有效的“電子舌”。【附圖說明】
[0011]圖1是多層比色傳感器制造過程示意圖。
[0012]圖2是纖維素濾紙被表面修飾前后與茶多酚的響應(yīng)圖。
[0013]圖3是水溶液中不同濃度的多酚檢測效果圖與線性擬合圖(即標(biāo)準曲線)。
[0014]圖4是五種綠茶的檢測效果圖。[〇〇15]圖2中，(A)是纖維素濾紙被表面修飾前后與茶多酚響應(yīng)的RGB值；(B)纖維素濾紙被表面修飾前后與茶多酚響應(yīng)的表面顏色擴散與親疏水性情況.；其中a，b分別是纖維素濾紙被表面修飾前后與茶多酚響應(yīng)的表面顏色擴散情況;c是經(jīng)過表面修飾后再滴加茶多酚溶液的濾紙表面的疏水性?！揪唧w實施方式】[〇〇16]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0017]1.多層傳感器制備和溶液的配置參見圖1，多層傳感器制備過程如下，先將實驗中所用到的定性濾紙裁剪成2.0cmX 2.0cm方塊，在無水乙醇中浸潤12-15h，室溫下干燥;接著將10yL的鈦酸四丁酯溶液用移液器滴加在紙片的中心，溶液很快在紙片上擴散，室溫下干燥;之后加入1〇此染料溶液，室溫干燥后加入10yL殼聚糖溶液和10yL海藻酸鈉溶液;最后再滴加10yL鈦酸四丁酯溶液，這樣多層傳感器的一個循環(huán)就完成了。重復(fù)5次上述步驟即可構(gòu)建多層結(jié)構(gòu)。
[0018]其中，鈦酸四丁酯溶液通過將lmL鈦酸四丁酯加到9mL無水乙醇，接著加入100此乙酸配制。染料溶液通過將0.5 mol丄―1三氯化鐵溶液5mL加1.5 mol丄―1硫氰酸氨5mL用10%體積份數(shù)的無水乙醇稀釋到25 mL配置。2.51^11/1殼聚糖and 2.0mg'ml/1海藻酸鈉分別用2%體積份數(shù)的乙酸和去離子水配制。這兩個溶液在用之前都要攪拌至少24h。實驗中用到的多酚樣品溶液用lmgml/1的稀釋即可，注意必須現(xiàn)配現(xiàn)用。[〇〇19]檢測原理:基于多酚和Fe3+之間絡(luò)合反應(yīng)，本發(fā)明研究了一個簡單卻敏感的多層比色傳感器。在傳感器的制作中，殼聚糖層、Fe3+絡(luò)合物和海藻酸鈉層在二氧化鈦膜改性的濾紙膜上層層自組裝。經(jīng)過五次重復(fù)組裝后，得到的傳感器不但具有良好的超疏水性，并且因為殼聚糖的特異性親和力，水溶液中的多酚在傳感器的表面會有一個預(yù)富集的過程，從而提高了傳感器的靈敏度。同時在處理后的多功能試紙片的作用下，顯色質(zhì)點擴散更均勻，顏色加深，靈敏度提高。參見圖2。
[0020]2.標(biāo)準曲線和數(shù)據(jù)處理:首先，用去離子水配置lmgml/1的多酚原液，用去離子水稀釋成濃度分別為0.02mM、 0 ? 04 mM、0 ? 06mM、0 ? 2mM、0 ? 4mM、0 ? 6mM、2mM、4mM和6mM的標(biāo)準溶液；然后，將獲得的上述9個不同濃度的標(biāo)準溶液滴加在所述多層傳感器紙片中央，等待 lOmin完成檢測；其中，未蒸發(fā)掉的溶液用濾紙吸掉等待至少5min使其徹底干燥，保證反應(yīng)進行完全；最后，將多層傳感器與標(biāo)準溶液反應(yīng)的圖像利用掃描儀掃描，利用Image J軟件對顏色強度進行量化，得到標(biāo)準曲線，其中R2=〇.995 2。見圖3。[〇〇21]3.綠茶樣品的檢測先將5種不同質(zhì)量等級的綠茶放在35°C烘箱中干燥2h，接著粉碎過40目篩，取lg加 100mL沸騰的蒸餾水，放在100°C恒溫水浴鍋中浸提30min，之后將所得茶湯抽濾定容至 100mL備用。利用該傳感器對其進行檢測，滴加在所述多層傳感器紙片中央，等待lOmin完成檢測;其中，未蒸發(fā)掉的溶液用濾紙吸掉等待至少5min使其徹底干燥，保證反應(yīng)進行完全。 將多層傳感器與被測溶液反應(yīng)的圖像利用掃描儀掃描，利用Image J軟件對顏色強度進行量化;所得數(shù)據(jù)接著進行后續(xù)的定量和統(tǒng)計分析。檢測結(jié)果參見圖4。[〇〇22]最后，通過反應(yīng)前的顏色強度值減去反應(yīng)后的顏色強度值，獲得顏色改變RGB值， 再將該結(jié)果與標(biāo)準曲線對照，即可得到被檢測樣品的多酚的含量。
[0023]具體操作即用圓圈選取每張紙片顏色均勻超過90%的區(qū)域來進行后續(xù)分析，每張紙片截取三次取平均強度值。顏色改變RGB值反應(yīng)前的顏色強度值減去反應(yīng)后的顏色強度值獲得。
[0024]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種檢測茶多酚多層傳感器，其特征在于，由Fe3+絡(luò)合物、殼聚糖層和海藻酸鈉層在 二氧化鈦膜改性的濾紙膜上由內(nèi)到外層層自組裝而成。2.—種檢測茶多酚多層傳感器的制備方法，包括如下步驟:1)將定性濾紙裁剪成2.0cm X 2.0cm方塊，在無水乙醇中浸潤12-15h，室溫下干燥；2)將10此的鈦酸四丁酯溶液用移液器滴加在紙片的中心，讓溶液在紙片上擴散，室溫 下干燥;其中，鈦酸四丁酯溶液通過將lmL鈦酸四丁酯加到9mL無水乙醇，接著加入100此乙 酸配制而成；3)在經(jīng)步驟2)處理的濾紙上加入10yL染料溶液，室溫干燥后再加入10yL殼聚糖溶液和 1 〇此海藻酸鈉溶液;其中，染料溶液通過將0.5 mol丄―1三氯化鐵溶液5mL加1.5 mol丄―1硫 氰酸氨5mL用10%體積份數(shù)的無水乙醇稀釋到25 mL配置;殼聚糖and 2.0mg-ml/1海藻酸鈉分別用2%體積份數(shù)的乙酸和去離子水配制，這兩個溶液在用之前都要攪拌 24-26h；4)在經(jīng)步驟3)處理的濾紙上滴加10此鈦酸四丁酯溶液，完成多層傳感器的一個循環(huán)；5)重復(fù)步驟2)-4)五次循環(huán)，構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)的傳感器。3.檢測茶多酚多層傳感器的應(yīng)用，其特征在于，采用權(quán)利要求1或2所述檢測茶多酚多 層傳感器用于檢測茶多酚的方法，具體步驟包括:1)標(biāo)準曲線和數(shù)據(jù)處理:首先，用去離子水配置lmg ? ml/1的多酚原液，用去離子水稀釋成濃度分別為0.02mM、 0 ? 04 mM、0 ? 06mM、0 ? 2mM、0 ? 4mM、0 ? 6mM、2mM、4mM和6mM的標(biāo)準溶液；然后，將獲得的上述9個不同濃度的標(biāo)準溶液滴加在權(quán)利要求1或2所述多層傳感器紙 片中央，等待l〇min完成檢測;其中，未蒸發(fā)掉的溶液用濾紙吸掉等待至少5min使其徹底干 燥，保證反應(yīng)進行完全；最后，將多層傳感器與標(biāo)準溶液反應(yīng)的圖像利用掃描儀掃描，利用Image J軟件對顏色 強度進行量化，得到標(biāo)準曲線；2)多酚樣品的檢測:將被測樣品直接滴加在權(quán)利要求1或2所述多層傳感器紙片中央，等待10min完成檢測； 其中，未蒸發(fā)掉的溶液用濾紙吸掉等待至少5min使其徹底干燥，保證反應(yīng)進行完全；然后，將多層傳感器與被測溶液反應(yīng)的圖像利用掃描儀掃描，利用Image J軟件對顏色 強度進行量化；最后，通過反應(yīng)前的顏色強度值減去反應(yīng)后的顏色強度值，獲得顏色改變用RGB值表 示，再將該結(jié)果與標(biāo)準曲線對照，即可得到被檢測樣品的多酚的含量。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述檢測茶葉中茶多酚的方法，其特征在于，步驟3)中Image J軟件 對顏色強度進行量化，具體操作用圓圈選取每張紙片顏色均勻超過90%的區(qū)域來進行后續(xù) 分析，每張紙片截取三次取平均強度值;顏色改變RGB值通過反應(yīng)前的顏色強度值減去反應(yīng) 后的顏色強度值獲得。
【文檔編號】G01N21/01GK106093018SQ201610369941
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】侯長軍, 付貝貝, 霍丹群, 楊眉
【申請人】重慶大學(xué)