基于取代硼酸親和作用的比色傳感陣列對(duì)含順式鄰二羥基化合物的檢測(cè)研究.pdf

1、針對(duì)含有順式鄰二羥基結(jié)構(gòu)的化合物，基于硼酸的比色傳感陣列因其響應(yīng)速度快、輸出信息豐富和分辨率高等優(yōu)勢(shì)目前已成功用于糖類(lèi)分子間和黃酮類(lèi)分子間的識(shí)別區(qū)分。然而，傳統(tǒng)比色傳感陣列檢測(cè)上述化合物存在過(guò)程繁瑣，陣列規(guī)模較大，無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，對(duì)目標(biāo)分子的檢測(cè)只停留于定性分析而未實(shí)現(xiàn)定量分析等一系列問(wèn)題，限制了該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。本文構(gòu)建了一種基于取代硼酸親和作用的比色傳感陣列，極大地縮小了陣列規(guī)模，同時(shí)結(jié)合便攜式檢測(cè)工具手機(jī)以及自動(dòng)化智能設(shè)備遠(yuǎn)

2、程服務(wù)器，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境水樣中鄰苯二酚類(lèi)和食品中糖類(lèi)化合物的現(xiàn)場(chǎng)快速定性和定量分析，達(dá)到簡(jiǎn)化操作步驟和降低成本的目的，為其檢測(cè)其它含有順式鄰二羥基的化合物提供依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)構(gòu)建了一種基于濾紙的比色傳感陣列用于快速識(shí)別鄰苯二酚類(lèi)化合物。將苯硼酸和pH指示劑作為組合探針，以濾紙為材料構(gòu)建小規(guī)模的2×2比色傳感陣列用于檢測(cè)7種水溶性的鄰苯二酚類(lèi)化合物。通過(guò)手機(jī)照相機(jī)采集反應(yīng)前后陣列圖像，然后利用于電腦里自主開(kāi)發(fā)的顏

3、色識(shí)別軟件處理陣列圖像獲取7種鄰苯二酚類(lèi)化合物的色差圖及色差圖數(shù)據(jù)。色差圖數(shù)據(jù)采用主成分分析、系統(tǒng)聚類(lèi)分析及線(xiàn)性判別分析法進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，所構(gòu)建的2×2陣列對(duì)7種鄰苯二酚類(lèi)化合物具有很好的區(qū)分能力，識(shí)別準(zhǔn)確性達(dá)到100％。最后，利用該比色傳感陣列去定性識(shí)別長(zhǎng)江水樣里的鄰苯二酚類(lèi)化合物，結(jié)果令人滿(mǎn)意。
　　(2)構(gòu)建了一種比色傳感陣列—智能手機(jī)—遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)鄰苯二酚類(lèi)化合物。首先，構(gòu)建一種基于苯硼酸親和作用的p

4、H指示劑比色傳感陣列（小規(guī)模的2×2陣列）用于檢測(cè)13種鄰苯二酚類(lèi)化合物。然后采用手機(jī)照相機(jī)采集反應(yīng)前后陣列圖像，并使用于手機(jī)里自主開(kāi)發(fā)的顏色識(shí)別軟件處理圖像以獲取13種分析物的色差圖及色差圖數(shù)據(jù)。隨后，采用主成分分析、系統(tǒng)聚類(lèi)分析及線(xiàn)性判別分析法對(duì)色差圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，所構(gòu)建的2×2陣列對(duì)13種鄰苯二酚類(lèi)化合物具有很好的區(qū)分能力，識(shí)別準(zhǔn)確性為100%。采用偏最小二乘法建立用于具體計(jì)算鄰苯二酚類(lèi)化合物濃度的定量模型，所建模型具有

5、較好的準(zhǔn)確度和精度。最后，將手機(jī)與遠(yuǎn)程服務(wù)器相連接。用手機(jī)將已有的13種分析物及空白樣的色差圖數(shù)據(jù)上傳給遠(yuǎn)程服務(wù)器構(gòu)建用于定性判別待測(cè)物種類(lèi)和定量預(yù)測(cè)待測(cè)物濃度的模型。利用所構(gòu)建的比色傳感陣列—智能手機(jī)—遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定性和定量分析長(zhǎng)江水樣里的鄰苯二酚類(lèi)化合物。定性判別結(jié)果顯示，該系統(tǒng)對(duì)待測(cè)物的判別準(zhǔn)確性為100%；定量預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，預(yù)測(cè)濃度與真實(shí)濃度相差不大，以反映出水體污染程度。
　　(3)構(gòu)建了一種比色傳感陣列—智能

6、手機(jī)—遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)糖類(lèi)化合物。首先，研究了硼酸、苯硼酸和3-硝基苯硼酸與糖的結(jié)合能力，確定了3種硼酸試劑與糖的結(jié)合能力順序?yàn)椋号鹚?苯硼酸<3-硝基苯硼酸。隨后，構(gòu)建了一種基于3-硝基苯硼酸親和作用的pH指示劑比色傳感陣列（小規(guī)模的2×2陣列）用于檢測(cè)19種糖類(lèi)化合物。采用手機(jī)照相機(jī)采集反應(yīng)前后陣列圖像并使用于智能手機(jī)里自主開(kāi)發(fā)的顏色識(shí)別軟件處理圖像以獲取19種糖的色差圖及色差圖數(shù)據(jù)。主成分分析法、系統(tǒng)聚類(lèi)分析法及線(xiàn)性

7、判別分析法對(duì)色差圖數(shù)據(jù)分析的結(jié)果顯示，所構(gòu)建的2×2陣列對(duì)19種糖具有較好的區(qū)分能力，判別準(zhǔn)確性達(dá)到100%。采用偏最小二乘法建立了用于具體計(jì)算糖濃度的定量模型，13種糖的定量模型具有很好的準(zhǔn)確度和精度。最后，將智能手機(jī)與遠(yuǎn)程服務(wù)器相連接。用手機(jī)將已有的19種糖及空白樣的色差圖數(shù)據(jù)上傳給遠(yuǎn)程服務(wù)器構(gòu)建用于定性判別待測(cè)糖種類(lèi)和定量預(yù)測(cè)待測(cè)糖濃度的模型。通過(guò)向無(wú)糖飲料中添加糖進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，利用所構(gòu)建的比色傳感陣列—智能手機(jī)—遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)