本發(fā)明涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的掌上黃曲霉毒素快速檢測儀，屬于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全快速檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

黃曲霉毒素是一類毒性超強(qiáng)的化合物，比常見的劇毒化合物的毒性還要高出數(shù)倍，例如比砒霜、氰化鉀、三聚氰胺的毒性分別高出 68 倍、10 倍、416 倍。此外，黃曲霉毒素還是目前公認(rèn)的最強(qiáng)的致癌物質(zhì)，致癌力分別是二甲基亞硝胺、奶油黃的 75 倍、900 倍，誘發(fā)肝癌能力是苯并芘的 4000 倍，世界衛(wèi)生組織(WHO)的癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)于 1993 年將黃曲霉毒素劃分為Ⅰ類致癌物。

黃曲霉毒素屬于小分子污染物，這類化合物的免疫學(xué)特點是不具有免疫原性，不能刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性抗體，因此又被稱為半抗原。小分子污染物可以通過被污染的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入到人們的食物鏈，對人們的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅；另外，這些污染物超標(biāo)也成為制約我國農(nóng)產(chǎn)品國際競爭力的重要因素，如黃曲霉毒素污染超標(biāo)是我國農(nóng)產(chǎn)品出口國外受阻的主要原因之一，因為這類污染物超標(biāo)而造成的世界各國扣留、退回我國出口農(nóng)產(chǎn)品的案例屢見不鮮，給我國帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，黃曲霉毒素污染物的分析方法主要包括生物鑒定法、化學(xué)分析法(以薄層色譜法為主)、儀器分析法(以高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)與液相色譜聯(lián)用技術(shù)為主)和免疫分析法(以酶聯(lián)免疫吸附法最為經(jīng)典、應(yīng)用最普遍)等。但是，這些檢測方法存在樣品前處理復(fù)雜、操作繁瑣、所需樣品用量大、耗時長等缺點，不能很好地滿足現(xiàn)場在線檢測的需求。因此，建立準(zhǔn)確、高效、快速在線檢測黃曲霉毒素污染是否超標(biāo)是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。

與傳統(tǒng)的分析方法相比，生物傳感器具有如下特點：（1）較高的選擇性，因此不需要對被測組分進(jìn)行分離，即不用對樣品進(jìn)行預(yù)處理。（2）結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用方便，非常有利于農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量的快速測定。（3）可實現(xiàn)連續(xù)在線檢測，使食品加工過程的質(zhì)量控制變得簡便。（4）響應(yīng)速度快，樣品用量少，與其他大型分析儀器相比，基于絲網(wǎng)印刷電極的適配體傳感器制作成本低，可以一次使用后拋棄。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的掌上黃曲霉毒素快速檢測儀，其特征在于，檢測儀掌上手持，由紙過濾膜、絲網(wǎng)印刷電極黃曲霉毒素適配體傳感器、類似USB接口的絲網(wǎng)印刷電極插入口、電信號采集與處理子模塊、顯示打印存儲子模塊、電源子模塊和無線數(shù)據(jù)輸出模塊組成；所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的掌上黃曲霉毒素快速檢測儀，通過電信號采集裝置可檢測絲網(wǎng)印刷電極工作區(qū)域接觸樣品前后導(dǎo)致的電流信號變化，將信號送至檢測儀的數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，獲取樣品中的黃曲霉毒素量的信息；所述的紙過濾膜放置于絲網(wǎng)印刷電極表面，紙過濾膜是帶有疏水區(qū)和親水通道的微孔濾膜，將檢測樣品滴到紙過濾膜的檢測分離區(qū)，樣品中蛋白質(zhì)、脂肪等由于大于分離膜的孔徑而不能透過分離膜，而小分子黃曲霉毒素透過分離膜，通過通道的親水吸力進(jìn)入測試區(qū)，樣品滲透到絲網(wǎng)印刷電極的工作表面，解決現(xiàn)有的黃曲霉毒素檢測儀需要進(jìn)行樣品前處理問題；所述的紙過濾膜的制作過程如下：將一片Whatman No. 1定性濾紙切成大小為1.8 cm×2.0 cm的矩形，將兩片Whatman樣品分離膜切成大小為1.6 cm×2.0 cm的矩形。將Whatman No. 1定性濾紙的邊緣重疊在距離樣品分離膜邊緣1mm處，置于載玻片上。然后，將一個啞鈴型磁鐵放在濾紙上，通過載玻片另一側(cè)的永磁體將其暫時性吸附在濾紙表面。然后，在105~130℃，將其浸入融化的蠟中，浸漬時間1s。20s后，將定性濾紙和載玻片分離，并且將啞鈴型磁鐵從濾紙上移除。最后，通過蠟浸漬技術(shù)，使濾紙與樣品分離膜的重疊區(qū)域粘著在一起。

所述的絲網(wǎng)印刷電極黃曲霉毒素適配體傳感器，其特征在于，所述的絲網(wǎng)印刷電極適配體傳感器，其制備方法為：是在清洗活化后的絲網(wǎng)印刷電極表面分別先后修飾上制備的納米金-殼聚糖、納米碳纖維-納米金復(fù)合物，然后在修飾好的電極上分別滴加二茂鐵-適配體、適配體，得到檢測黃曲霉毒素的適配體傳感器。所述適配體傳感器制備具體步驟如下：

1）納米金/納米金-殼聚糖復(fù)合物、納米碳纖維(NCFs)、二茂鐵(Fc)-適配體的制備；

2）清洗活化絲網(wǎng)印刷電極，得到預(yù)處理的絲網(wǎng)印刷電極；

3）將步驟1）制備得到的納米金-殼聚糖復(fù)合物和納米碳纖維/納米金分別修飾到步驟2）預(yù)處理的絲網(wǎng)印刷電極上，得到修飾好的絲網(wǎng)印刷電極；

4) 將二茂鐵-適配體、適配體分別滴加到步驟3）所得的修飾好的絲網(wǎng)印刷電極上，自然晾干后得到基于絲網(wǎng)印刷電極的基礎(chǔ)適配體傳感器；

5）優(yōu)化步驟4）所得的基礎(chǔ)適配體傳感器的三種試驗條件；

6）在步驟5）所得的最優(yōu)條件下，對目標(biāo)黃曲霉毒素進(jìn)行檢測。

所述黃曲霉毒素適配體傳感器制備方法，其特征在于，步驟1）所述納米金-殼聚糖復(fù)合物、納米碳纖維、二茂鐵-適配體分別是以殼聚糖為分散劑分散納米金，取一定濃度的納米碳纖維溶液，將二茂鐵與適配體混合得到分散均勻的懸濁液。

所述黃曲霉毒素適配體傳感器制備方法，其特征在于，步驟3）所述絲網(wǎng)印刷電極電極的修飾，是分別先將7 μL納米金-殼聚糖復(fù)合物、30% 納米碳纖維溶液和納米金溶液滴加到預(yù)處理的絲網(wǎng)印刷電極上，室溫下晾干，分別得到納米金-殼聚糖，納米碳纖維/納米金修飾的絲網(wǎng)印刷電極。

所述黃曲霉毒素適配體傳感器制備方法，其特征在于，步驟4）所述在修飾好的電極上分別滴加7 μL 二茂鐵-適配體復(fù)合物、適配體溶液，是將7 μL 二茂鐵-適配體復(fù)合物滴加到納米金-殼聚糖修飾好的絲網(wǎng)印刷電極上，將7 μL 適配體溶液滴加到納米碳纖維/納米金修飾的絲網(wǎng)印刷電極上，在4℃條件下干燥，得到兩種適配體生物傳感器。

所述黃曲霉毒素適配體傳感器制備方法，其特征在于，步驟5）所述兩種適配體生物傳感器的三種試驗條件測試底液pH值、適配體濃度、孵育時間分別進(jìn)行了優(yōu)化：pH值為7.0，適配體濃度為6 μM，孵育時間為60 min。

所述黃曲霉毒素適配體傳感器制備方法的步驟6）所述滴加不同濃度的目標(biāo)黃曲霉毒素標(biāo)準(zhǔn)液，孵育 60 min，在底液中進(jìn)行循環(huán)伏安法檢測。

所述的絲網(wǎng)印刷電極的夾持裝置，是一個類似于USB接口裝置，可以將絲網(wǎng)印刷電極的三電極端口直接插入，并將三電極工作表面的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流信號傳遞給電信號采集裝置；所述的電流信號采集與處理子模塊，該子模塊含有微處理器、I/V轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，該子模塊將接收到的檢測信號經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換、信號放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理后生成初始檢測信息，初始檢測信息被傳輸給顯示與打印子模塊和數(shù)據(jù)傳輸子模塊；所述的顯示與打印存儲子模塊，該子模塊由觸摸屏驅(qū)動電路、打印電路、存儲器電路、存儲器、液晶觸摸屏和微型打印機(jī)組成，該子模塊在接收到初始檢測信息后，將初始檢測信息通過存儲器電路傳輸給存儲器存儲，通過打印電路傳輸給微型打印機(jī)打印，并通過液晶觸摸屏顯示；所述的電源子模塊，采用9V鋰電池和基于CW7805三端集成穩(wěn)壓器組成，為檢測儀提供穩(wěn)定的電源供給。

所述無線數(shù)據(jù)輸出模塊，采用Zigbee將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送至農(nóng)產(chǎn)品安全溯源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。

本發(fā)明獲得有益效果如下：

現(xiàn)有黃曲霉毒素檢測設(shè)備儀器過于笨重，體積較大，攜帶不方便，且通常需要對牛奶等樣品進(jìn)行前處理，離不開實驗室條件，本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)的掌上黃曲霉毒素快速檢測儀，使用帶有微孔濾膜的絲網(wǎng)印刷電極直接插入掌上檢測儀器，解決了樣品需前處理的難題，將樣品直接滴入帶有微孔濾膜的絲網(wǎng)印刷電極，然后將絲網(wǎng)印刷電極插入掌上檢測儀器，就可以完成黃曲霉毒素的濃度及是否超標(biāo)的檢測信息。檢測儀器使用鋰電池作為電源，檢測儀隨處攜帶方便，完全不需要實驗室條件支持，使用操作簡單，且檢測數(shù)據(jù)隨時無線傳至農(nóng)產(chǎn)品安全檢測物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫?？梢约彝ナ褂茫部梢杂糜谏a(chǎn)企業(yè)自檢。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的掌上黃曲霉毒素快速檢測儀，其特征在于，檢測儀掌上手持，由紙過濾膜、絲網(wǎng)印刷電極適配體傳感器、類似USB接口的絲網(wǎng)印刷電極插入口、電信號采集與處理子模塊、顯示打印存儲子模塊、電源子模塊和無線數(shù)據(jù)輸出模塊組成。

所述的紙過濾膜的制作方法如下：將一片Whatman No. 1定性濾紙切成大小為1.8 cm×2.0 cm的矩形，將兩片Whatman樣品分離膜切成大小為1.6 cm×2.0 cm的矩形。將Whatman No. 1定性濾紙的邊緣重疊在距離樣品分離膜邊緣1mm處，置于載玻片上。然后，將一個啞鈴型磁鐵放在濾紙上，通過載玻片另一側(cè)的永磁體將其暫時性吸附在濾紙表面。然后，在105~130℃，將其浸入融化的蠟中，浸漬時間1s。20s后，將定性濾紙和載玻片分離，并且將啞鈴型磁鐵從濾紙上移除，最后，通過蠟浸漬技術(shù)，使濾紙與樣品分離膜的重疊區(qū)域粘著在一起。

所述的絲網(wǎng)印刷電極黃曲霉毒素適配體傳感器制備具體步驟如下：

1） 納米金/納米金-殼聚糖復(fù)合物、納米碳纖維、二茂鐵-適配體的制備：100 mL 0.01%的氯金酸（W/V）滴加到燒杯中，置于電爐上加熱，邊加熱邊攪拌直至沸騰，然后迅速加入2.5 mL 1% 檸檬酸鈉溶液，隨著反應(yīng)的進(jìn)行該溶液很快變成了紅寶石顏色，說明指示的金納米粒子的形成。劇烈攪拌該溶液持續(xù)1h后，得到所制備的納米金溶液；稱取0.5 g殼聚糖（CS）置于燒杯中，加入1.0 %的醋酸溶液攪拌溶解，將溶解好的溶液置于250 mL容量瓶中并定容，定容后的溶液倒入燒杯中，在磁力攪拌器下磁力攪拌10 h，得到0.2%的殼聚糖溶液；將20 mL 1％的殼聚糖（CS）乙酸溶液（W/V））攪拌加入到上述納米金溶液中得到納米金-殼聚糖復(fù)合物；1 g 二茂鐵加入到100 mL 乙醇溶液中超聲30 min，得到 1% (w/v) 二茂鐵溶液，然后將適配體溶液加入到二茂鐵溶液中，在4 ℃ 下攪拌混勻12h，得到二茂鐵-適配體復(fù)合物。

2）絲網(wǎng)印刷電極的清洗、活化：首先，將絲網(wǎng)印刷碳電極放入盛有1mM NaOH溶液的小燒杯中超聲清洗5min，超純水清洗，氮?dú)獯蹈?，然后，將電極放入盛有1mM HCl 溶液的小燒杯中超聲清洗5min，超純水清洗，氮?dú)獯蹈?，之后，用無水乙醇清洗電極，氮?dú)獯蹈桑詈?，在pH=5的磷酸鹽緩沖液中進(jìn)行電流-時間曲線掃描300s，之后，進(jìn)行循環(huán)伏安曲線掃描，直至性能穩(wěn)定；

3）絲網(wǎng)印刷電極的修飾：在絲網(wǎng)印刷電極上分別滴加7 μL 納米金-殼聚糖復(fù)合物、30% 納米碳纖維溶液和納米金溶液滴加到預(yù)處理的絲網(wǎng)印刷電極上，室溫下晾干，分別得到納米金-殼聚糖，納米碳纖維/納米金修飾的絲網(wǎng)印刷電極；

4）適配體的固定：在上述的電極上滴加7μL 二茂鐵-適配體復(fù)合物滴加到納米金-殼聚糖修飾好的絲網(wǎng)印刷電極上，將7 μL 適配體溶液滴加到納米碳纖維/納米金修飾的絲網(wǎng)印刷電極上，在室溫下干燥，得到兩種適配體生物傳感器，并將制備好的電極放于4 ℃干燥的環(huán)境中保存?zhèn)溆茫?/p>

將制作好的紙微孔濾膜置于制備好的絲網(wǎng)印刷適配體傳感器上面。

所述的掌上黃曲霉毒素快速檢測儀，裝置部分如下：

所述的絲網(wǎng)印刷電極的夾持裝置，是一個類似于USB接口裝置，可以將絲網(wǎng)印刷電極的三電極端口直接插入，并將三電極工作表面的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流信號傳遞給電信號采集裝置；所述的電流信號采集與處理子模塊，該子模塊含有微處理器、I/V轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，該子模塊將接收到的檢測信號經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換、信號放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理后生成初始檢測信息，初始檢測信息被傳輸給顯示與打印子模塊和數(shù)據(jù)傳輸子模塊；所述的顯示與打印存儲子模塊，該子模塊由觸摸屏驅(qū)動電路、打印電路、存儲器電路、存儲器、液晶觸摸屏和微型打印機(jī)組成，該子模塊在接收到初始檢測信息后，將初始檢測信息通過存儲器電路傳輸給存儲器存儲，通過打印電路傳輸給微型打印機(jī)打印，并通過液晶觸摸屏顯示；所述的電源子模塊，采用9V鋰電池和基于CW7805三端集成穩(wěn)壓器組成，為檢測儀提供穩(wěn)定的電源供給；所述無線數(shù)據(jù)輸出模塊，采用Zigbee將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送至農(nóng)產(chǎn)品安全溯源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。

將帶有紙過濾膜的絲網(wǎng)印刷電極插入掌上檢測儀器的預(yù)留插口，將牛奶滴于紙微孔濾膜的兩端，1min后按下檢測按鈕，即可進(jìn)行檢測。

所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的掌上黃曲霉毒素快速檢測儀，其特征在于，該檢測儀可用于檢測牛奶等樣品中的適配體目標(biāo)黃曲霉毒素。

所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的掌上黃曲霉毒素快速檢測儀，其特征在于，采用本發(fā)明使用一次性可拋棄的絲網(wǎng)印刷電極進(jìn)行檢測，操作簡單攜帶方便，且本身帶有紙過濾膜，實現(xiàn)了樣品無需前處理，將樣品直接滴入帶有紙過濾膜的絲網(wǎng)印刷電極，然后將絲網(wǎng)印刷電極插入掌上檢測儀器，就可以完成黃曲霉毒素的濃度及是否超標(biāo)的檢測信息。檢測儀器使用鋰電池作為電源，檢測儀隨身攜帶方便，完全不需要實驗室條件支持，使用操作簡單，且檢測數(shù)據(jù)隨時無線傳至農(nóng)產(chǎn)品安全檢測物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫?？梢约彝ナ褂?，也可以用于生產(chǎn)企業(yè)自檢。

以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。