CN113218940B - 一种低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列及其制备方法，属于传感器制备和食品安全检测技术领域；在本发明中，以疏水性薄膜作为传感器阵列的固相支持物、花青素溶液作为传感器阵列的色敏材料，制备了低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列，所述可视化传感器阵列能够很好的解决由“咖啡环效应”带来的色素敏感材料在基底材料上分布不均匀导致的灵敏度差问题。
Description
技术领域
本发明属于传感器制备和食品安全检测技术领域，具体涉及一种低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列及其制备方法。
背景技术
食品新鲜度可视化传感器阵列是通过捕捉食品在加工储藏过程的气味与一些特定的气敏材料进行反应而产生颜色变化的现象。食品新鲜度可视化传感器阵列具有携带方便、灵敏度高、反应时间短、用量少，操作简单等诸多优点，可以在超市、仓库等环境现场检测，直接通过肉眼观察到食品的品质信息，将食品质量可视化。
目前，可视化传感器阵列存在“咖啡环”效应，即传感器基底材料上自由扩散留下的印迹颜色不均匀的缺点，这种不均匀的分布直接导致不可靠的检测结果、较大的误差和较低的灵敏度。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列及其制备方法。在本发明中，以疏水性薄膜作为传感器阵列的固相支持物、花青素溶液作为传感器阵列的色敏材料，制备了低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列，所述可视化传感器阵列能够很好的解决由“咖啡环效应”带来的色素敏感材料在基底材料上分布不均匀导致的灵敏度差问题。
本发明中首先提供了一种低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列，所述可视化传感器阵列以疏水性薄膜为固相支持物，花青素溶液为色敏材料；所述可视化传感器阵列表面色敏材料分布均匀。
本发明中还提供了上述低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备方法，具体包括如下步骤：
将富含花青素的植物烘干磨粉，然后加入乙醇溶液，混合后水浴加热，过滤、旋蒸，得到花青素种子液；将花青素种子液溶于盐溶液中，得到花青素稀释液，然后将花青素稀释液固定在疏水性薄膜表面，干燥得到所述低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列。
进一步的，所述富含花青素的植物为玫瑰茄、蓝蝴蝶、紫薯、蓝莓、葡萄皮、紫米、玫瑰、紫甘蓝、红萝卜中的一种或多种。
进一步的，所述植物烘干磨粉与乙醇溶液的质量体积比为1:15～1:20g/mL；所述乙醇溶液的体积分数为50%~80%。
进一步的，所述水浴加热的条件为在40~60℃下水浴加热3h。
进一步的，所述旋蒸的条件为在40~65℃下避光旋蒸至去除乙醇。
进一步的，所述盐溶液的浓度为10-3 ～10-2 mol/L，所述花青素种子液和盐溶液的体积比为1:20～100。
进一步的，所述盐溶液为氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铁、硫酸钠、硫酸镁、硫酸钾中的一种或多种的组合。
进一步的，所述疏水性薄膜为偏聚二氟乙烯膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明是基于盐溶液中的离子-π键相互作用，通过盐溶液中的水合离子与色素分子结构中的芳香烃相互作用，从而控制“咖啡环效应”，增加基底表面的均匀度，提高色素传感器阵列的灵敏度，同时显著增强了色素溶液沉积层与基底的结合力，增加了色素传感器的稳定性。仅向液滴中添加微量的离子即可达到显著的效果，且不需改变色素溶液本身的性质和流变行为，也无需施加外界任何刺激，会更方便地控制色素传感器阵列的“咖啡环效应”。
附图说明
图1为现有技术中公布的色素传感器阵列的效果图。
图2中为实施例1制备的低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的效果图。
图3中为实施例3制备的低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的效果图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1：
（1）花青素种子液的制备：
选择富含花青素的天然植物，包玫瑰茄、玫瑰、紫甘蓝、红萝卜。以玫瑰茄花青素为例：将玫瑰茄花萼清洗干净后烘干，用粉碎机打磨成粉后并过200目筛，取25g的花青素，按照料液比1：15，加入375mL的体积分数80%的乙醇溶液混合后置于40℃的恒温水浴锅中3h取出，然后再通过通过#1的过滤纸过滤得到的上层清液即为玫瑰茄花青素醇溶液。将得到的花青素醇溶液通过旋转蒸发仪40℃避光条件下除去乙醇后得到玫瑰茄花青素种子液。按照上述方法分别处理玫瑰、紫甘蓝、红萝卜，得到花青素种子液。
（2）色敏材料的制备：
制备2×2的传感器阵列，取0.5mL的上述四种花青素种子液溶于10mL的浓度为10- 3mol/L的溶液中得到花青素的稀释液。
（3）低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备：
用微量取样器吸取4种花青素稀释液固定在所述疏水性偏聚二氟乙烯薄膜表面后放入真空干燥器中干燥12h，干燥后可获得可视化传感器阵列，结果如附图2所示。结合附图1现有技术中的传感器阵列对比可知，此阵列的“咖啡环效应”明显降低。
实施例2：
（1）花青素种子液的制备：
选择富含花青素的天然植物，包括玫瑰茄、蓝蝴蝶、紫薯、蓝莓。以蓝莓花青素为例：将蓝莓干清洗干净后分切并烘干，用粉碎机打磨成粉后并过50目筛，取30g的花青素，按照料液比1：20，加入600mL的体积分数50%的乙醇溶液混合后置于60℃的恒温水浴锅中3h取出，然后再通过通过#1的过滤纸过滤得到的上层清液即为蓝莓花青素醇溶液。将得到的花青素醇溶液通过旋转蒸发仪60℃避光条件下除去乙醇后得到蓝莓花青素种子液。
（2）色敏材料的制备：
制备1×1的传感器阵列，取0.5mL的蓝莓花青素种子液溶于25mL的浓度为5×10-3 mol/L的硫酸钾溶液中得到花青素的稀释液。
（3）低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备：
用微量取样器吸取花青素稀释液固定在偏聚二氟乙烯薄膜表面后放入真空干燥器中干燥18h，干燥后可获得1×1的可视化传感器阵列。
实施例3：
（1）花青素种子液的制备：
选择富含花青素的天然植物，包括玫瑰茄、蓝蝴蝶、紫薯、蓝莓。以紫薯花青素为例：将紫薯清洗干净后分切并烘干，用粉碎机打磨成粉后并过50目筛，，取18g的花青素，按照料液比1：18，加入324mL的体积分数65%的乙醇溶液混合后置于55℃的恒温水浴锅中3h取出，然后再通过通过#1的过滤纸过滤得到的上层清液即为紫薯花青素醇溶液。将得到的醇溶液通过旋转蒸发仪55℃避光条件下除去乙醇后得到紫薯花青素种子液。然后根据上述方法处理玫瑰茄、蓝蝴蝶、蓝莓，得到花青素种子液。
（2）色敏材料的制备：
制备2×2的传感器阵列，取0.5mL的上述四种花青素种子液溶于25mL的浓度为10-2 mol/L的氯化钾溶液中得到花青素的稀释液。
（3）低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备：
用微量取样器吸取四种花青素稀释液固定在所述疏水性薄膜表面后放入真空干燥器中干燥24h，干燥后可获得可视化传感器阵列，结果如附图3所示。结合附图1对比可知，此阵列的“咖啡环效应”明显降低。
综上所述，本发明的新鲜度传感器阵列可以使得“咖啡环效应”得到明显的抑制，可提高传感器中色敏材料的分布均匀性，提高传感器的灵敏度和精度。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备方法，其特征在于，包括：
将富含花青素的植物烘干磨粉，然后加入乙醇溶液，混合后水浴加热，过滤、旋蒸，得到花青素种子液；将花青素种子液溶于盐溶液中，得到花青素稀释液，然后将花青素稀释液固定在疏水性薄膜表面，干燥得到所述低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列；
所述花青素种子液和盐溶液的体积比为1:20～100；
所述盐溶液为氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铁、硫酸钠、硫酸镁、硫酸钾中的一种或多种；所述盐溶液的浓度为10-3 ～10-2 mol/L；
所述疏水性薄膜为偏聚二氟乙烯膜。
2.根据权利要求1所述的低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备方法，其特征在于，所述富含花青素的植物为玫瑰茄、蓝蝴蝶、紫薯、蓝莓、葡萄皮、紫米、玫瑰、紫甘蓝、红萝卜中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备方法，其特征在于，所述植物烘干磨粉与乙醇溶液的质量体积比为1:15～1:20g/mL。
4.根据权利要求3所述的低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备方法，其特征在于，所述乙醇溶液的体积分数为50%~80%。
5.根据权利要求1所述的低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备方法，其特征在于，所述水浴加热的条件为在40~60℃下水浴加热3h。
6.根据权利要求1所述的低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列的制备方法，其特征在于，所述旋蒸的条件为在40~65℃下避光旋蒸至去除乙醇。
7.权利要求1~6任一项所述方法制备的低咖啡环效应新鲜度可视化传感器阵列，其特征在于，所述可视化传感器阵列以疏水性薄膜为固相支持物，花青素溶液为色敏材料；所述可视化传感器阵列表面色敏材料分布均匀。
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