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针对含有顺式邻二羟基结构的化合物,基于硼酸的比色传感阵列因其响应速度快、输出信息丰富和分辨率高等优势目前已成功用于糖类分子间和黄酮类分子间的识别区分。然而,传统比色传感阵列检测上述化合物存在过程繁琐,阵列规模较大,无法进行现场快速检测,对目标分子的检测只停留于定性分析而未实现定量分析等一系列问题,限制了该技术的实际应用。本文构建了一种基于取代硼酸亲和作用的比色传感阵列,极大地缩小了阵列规模,同时结合便携式检测工具手机以及自动化智能设备远程服务器,旨在实现对环境水样中邻苯二酚类和食品中糖类化合物的现场快速定性和定量分析,达到简化操作步骤和降低成本的目的,为其检测其它含有顺式邻二羟基的化合物提供依据。主要研究结果如下: (1)构建了一种基于滤纸的比色传感阵列用于快速识别邻苯二酚类化合物。将苯硼酸和pH指示剂作为组合探针,以滤纸为材料构建小规模的2×2比色传感阵列用于检测7种水溶性的邻苯二酚类化合物。通过手机照相机采集反应前后阵列图像,然后利用于电脑里自主开发的颜色识别软件处理阵列图像获取7种邻苯二酚类化合物的色差图及色差图数据。色差图数据采用主成分分析、系统聚类分析及线性判别分析法进行分析,结果显示,所构建的2×2阵列对7种邻苯二酚类化合物具有很好的区分能力,识别准确性达到100%。最后,利用该比色传感阵列去定性识别长江水样里的邻苯二酚类化合物,结果令人满意。 (2)构建了一种比色传感阵列—智能手机—远程服务器系统用于现场快速检测邻苯二酚类化合物。首先,构建一种基于苯硼酸亲和作用的pH指示剂比色传感阵列(小规模的2×2阵列)用于检测13种邻苯二酚类化合物。然后采用手机照相机采集反应前后阵列图像,并使用于手机里自主开发的颜色识别软件处理图像以获取13种分析物的色差图及色差图数据。随后,采用主成分分析、系统聚类分析及线性判别分析法对色差图数据进行分析,结果显示,所构建的2×2阵列对13种邻苯二酚类化合物具有很好的区分能力,识别准确性为100%。采用偏最小二乘法建立用于具体计算邻苯二酚类化合物浓度的定量模型,所建模型具有较好的准确度和精度。最后,将手机与远程服务器相连接。用手机将已有的13种分析物及空白样的色差图数据上传给远程服务器构建用于定性判别待测物种类和定量预测待测物浓度的模型。利用所构建的比色传感阵列—智能手机—远程服务器系统进行现场定性和定量分析长江水样里的邻苯二酚类化合物。定性判别结果显示,该系统对待测物的判别准确性为100%;定量预测结果显示,预测浓度与真实浓度相差不大,以反映出水体污染程度。 (3)构建了一种比色传感阵列—智能手机—远程服务器系统用于现场快速检测糖类化合物。首先,研究了硼酸、苯硼酸和3-硝基苯硼酸与糖的结合能力,确定了3种硼酸试剂与糖的结合能力顺序为:硼酸<苯硼酸<3-硝基苯硼酸。随后,构建了一种基于3-硝基苯硼酸亲和作用的pH指示剂比色传感阵列(小规模的2×2阵列)用于检测19种糖类化合物。采用手机照相机采集反应前后阵列图像并使用于智能手机里自主开发的颜色识别软件处理图像以获取19种糖的色差图及色差图数据。主成分分析法、系统聚类分析法及线性判别分析法对色差图数据分析的结果显示,所构建的2×2阵列对19种糖具有较好的区分能力,判别准确性达到100%。采用偏最小二乘法建立了用于具体计算糖浓度的定量模型,13种糖的定量模型具有很好的准确度和精度。最后,将智能手机与远程服务器相连接。用手机将已有的19种糖及空白样的色差图数据上传给远程服务器构建用于定性判别待测糖种类和定量预测待测糖浓度的模型。通过向无糖饮料中添加糖进行加标实验,利用所构建的比色传感阵列—智能手机—远程服务器系统进行现场快速检测其中的糖类化合物。定性判别结果显示,该系统能准确无误地判别出所有待测糖;定量预测结果显示,糖浓度的预测值接近于真实值,进一步说明了该系统用于食品中糖检测的可行性。