基于取代硼酸親和作用的比色傳感陣列對含順式鄰二羥基化合物的檢測研究.pdf

1、針對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)勢目前已成功用于糖類分子間和黃酮類分子間的識別區(qū)分。然而，傳統(tǒng)比色傳感陣列檢測上述化合物存在過程繁瑣，陣列規(guī)模較大，無法進行現(xiàn)場快速檢測，對目標(biāo)分子的檢測只停留于定性分析而未實現(xiàn)定量分析等一系列問題，限制了該技術(shù)的實際應(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，同時結(jié)合便攜式檢測工具手機以及自動化智能設(shè)備遠(yuǎn)

2、程服務(wù)器，旨在實現(xiàn)對環(huán)境水樣中鄰苯二酚類和食品中糖類化合物的現(xiàn)場快速定性和定量分析，達到簡化操作步驟和降低成本的目的，為其檢測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別鄰苯二酚類化合物。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7種水溶性的鄰苯二酚類化合物。通過手機照相機采集反應(yīng)前后陣列圖像，然后利用于電腦里自主開發(fā)的顏

3、色識別軟件處理陣列圖像獲取7種鄰苯二酚類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)聚類分析及線性判別分析法進行分析，結(jié)果顯示，所構(gòu)建的2×2陣列對7種鄰苯二酚類化合物具有很好的區(qū)分能力，識別準(zhǔn)確性達到100％。最后，利用該比色傳感陣列去定性識別長江水樣里的鄰苯二酚類化合物，結(jié)果令人滿意。
　　(2)構(gòu)建了一種比色傳感陣列—智能手機—遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)用于現(xiàn)場快速檢測鄰苯二酚類化合物。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13種鄰苯二酚類化合物。然后采用手機照相機采集反應(yīng)前后陣列圖像，并使用于手機里自主開發(fā)的顏色識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)聚類分析及線性判別分析法對色差圖數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果顯示，所構(gòu)建的2×2陣列對13種鄰苯二酚類化合物具有很好的區(qū)分能力，識別準(zhǔn)確性為100%。采用偏最小二乘法建立用于具體計算鄰苯二酚類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，將手機與遠(yuǎn)程服務(wù)器相連接。用手機將已有的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物種類和定量預(yù)測待測物濃度的模型。利用所構(gòu)建的比色傳感陣列—智能手機—遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)進行現(xiàn)場定性和定量分析長江水樣里的鄰苯二酚類化合物。定性判別結(jié)果顯示，該系統(tǒng)對待測物的判別準(zhǔn)確性為100%；定量預(yù)測結(jié)果顯示，預(yù)測濃度與真實濃度相差不大，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—遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)用于現(xiàn)場快速檢測糖類化合物。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)合能力順序為：硼酸<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19種糖類化合物。采用手機照相機采集反應(yīng)前后陣列圖像并使用于智能手機里自主開發(fā)的顏色識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)聚類分析法及線性

7、判別分析法對色差圖數(shù)據(jù)分析的結(jié)果顯示，所構(gòu)建的2×2陣列對19種糖具有較好的區(qū)分能力，判別準(zhǔn)確性達到100%。采用偏最小二乘法建立了用于具體計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，將智能手機與遠(yuǎn)程服務(wù)器相連接。用手機將已有的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糖種類和定量預(yù)測待測糖濃度的模型。通過向無糖飲料中添加糖進行加標(biāo)實驗，利用所構(gòu)建的比色傳感陣列—智能手機—遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)進