一种基于变色纳米材料的比色试纸片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于变色纳米材料的比色试纸片及其制备方法和应用，所述基于变色纳米材料的比色试纸片本用于检测食品中的过氧化氢浓度。检测过程在比色试纸片上完成，将过氧化氢溶液滴加到试纸上，产生随过氧化氢浓度变化的颜色信号，结合建立的灰度值与过氧化氢浓度拟合模型，能够在10min内对样品中残留的过氧化氢的浓度进行快速检测，其灵敏度高、操作简单、制备成本低，相对于现有技术，本发明专利技术仅需要通过试纸片即可实现过氧化氢的快速测定，真正实现了食品中过氧化氢残留量的快速实时检测。

A colorimetric test sheet based on color changing nanomaterials and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于变色纳米材料的比色试纸片及其制备方法和应用
本专利技术属于食品检测领域，特别涉及一种基于变色纳米材料的比色试纸片及其制备方法和应用。
技术介绍
过氧化氢(Hydrogenperoxide)分子式为H2O2，是一种强氧化剂，水溶液俗称双氧水，广泛应用于医疗、军事和工业领域中。在食品工业中，过氧化氢主要用于软包装纸的消毒、罐头厂的消毒剂、奶和奶制品杀菌等。食品中过氧化氢残留浓度过高对人类具有致癌的危险性，还可能加速人体衰老，现在国内已经有不少关于食用含有过量过氧化氢食品中毒事件的报道。我国卫生部于2011年6月20日正式实施了GB2760-2011《食品添加剂使用标准》，把其中在食品加工过程中曾广泛使用的过氧化氢踢出食品添加剂的使用范围。2011年国家质检总局公告明确提出，食品生产企业禁止使用过氧化氢。现在已经有一些检测过氧化氢的技术和方法，如高效液相色谱法、荧光分光光度计、高锰酸钾氧化还原滴定、碘量法和硫代硫酸滴定等光学和化学方法。但是，这些方法大多数都需要复杂的处理过程、高的检测成本、专业的技术人员，且灵敏度较低。纳米材料由于其形貌、大小和组成成分而具有独特的光学和化学性质，如比表面积、表面功能化和催化活性等，从而被广泛用于比色检测的指示剂。传统上，这些检测方法是基于纳米颗粒的聚集或分散以及纳米酶的催化显色反应，然而他们大多数依赖于DNA或化学分子的修饰，且都是溶液检测体系，仍摆脱不了不稳定、重现性差、不便携等缺陷，无法满足对过氧化氢现场实时检测的需求。
技术实现思路
为了克服现有方法的缺陷和不足，本专利技术的首要任务在于提供一种基于变色纳米材料的比色试纸片。本专利技术的另一目的在于提供上述一种基于变色纳米材料的比色试纸片的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述一种基于变色纳米材料的比色试纸片的应用，所述基于变色纳米材料的比色试纸片用于检测食品中过氧化氢浓度。检测过程在比色试纸片上完成，将过氧化氢溶液滴加到试纸上，产生随过氧化氢浓度变化的颜色信号，结合建立的灰度值与过氧化氢浓度拟合模型，能够在10min内对样品中残留的过氧化氢的浓度进行快速检测，其灵敏度高、操作简单、制备成本低，且无需专业的技术人员，非常适用于食品行业中过氧化氢残留量的快速实时检测。本专利技术的目的通过以下技术方案得到：一种基于变色纳米材料的比色试纸片的制备方法，包括如下步骤：S1：采用滤纸制备试纸片，将试纸片完全浸入到丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸异辛酯(2-EHA)两种疏水单体的混合溶液中，之后取出试纸片，对其进行等离子体处理，最后进行真空干燥，即制备得到具有疏水性的试纸片；S2：将S1所述的具有疏水性的试纸片浸润在纳米氧化铈(CeO2)水溶液中，再将环己烷加入到纳米氧化铈水溶液中，得到分层的水相和有机相；然后将丙酮垂直地从液面中心上方打入液面中，待稳定后在分界面处出现一层氧化铈膜，将具有疏水性的试纸片平铺在其中，停留使纳米氧化铈均匀地分布在试纸片上，然后取出试纸片，干燥后得到CeO2比色试纸片，即所述的基于变色纳米材料的比色试纸片。优选的，S1所述丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯的体积比为2：5～5：2。优选的，S1所述试纸片为直径为0.6cm的圆形试纸片。优选的，S1所述等离子体处理的条件为：等离子功率8～15W，温度55～65℃，处理时间1～9min；更有选的，S1所述等离子体处理的条件为：等离子功率10W，温度60℃，处理时间2min。优选的，S1所述真空干燥时间为3～6h，更优选为4h。优选的，S1所述滤纸为纤维素滤纸，所述纤维素滤纸的厚度为3mm。优选的，S1所述试纸片完全浸入的时间为0.5-1.5h，更优选的为1h。优选的，S2所述纳米氧化铈水溶液的浓度为2～6mg/mL。优选的，S2所述环己烷与纳米氧化铈水溶液的体积比为1：5～3：5，更优选为2:5。优选的，S2所述环己烷与丙酮的体积比为1:2～3:1，更优选为2:1.5。优选的，S2所述停留的时间为25～40min，更优选的为30min。优选的，S2所述干燥的温度为50～60℃，更优选为55℃。优选的，S2所述干燥的时间为40～50min，更优选为45min。上述一种基于变色纳米材料的比色试纸片的制备方法制备得到的基于变色纳米材料的比色试纸片。上述一种基于变色纳米材料的比色试纸片在检测食品中过氧化氢浓度中的应用，包括如下步骤：(1)配置不同浓度的过氧化氢溶液和空白对照液，取相同体积的配置好的不同浓度的过氧化氢溶液和空白对照液分别滴加到所述基于变色纳米材料的比色试纸片上，待试纸显色后，拍摄显色照片，并对照片进行灰度处理，读取每个照片的灰度值；以过氧化氢溶液的浓度为x，其对应照片的灰度值为y1，进行线性拟合，得到过氧化氢溶液的浓度与照片灰度值的线性回归方程y；(2)另取基于变色纳米材料的比色试纸片，将含有食品的溶液样品滴加到比色试纸片上，待试纸显色后，拍摄显色照片，并对照片进行灰度处理，读取照片的灰度值y’，代入步骤(1)所述的线性回归方程y，即得到含有食品的溶液样品中过氧化氢的浓度x’。优选的，步骤(1)所述不同浓度的过氧化氢溶液的浓度个数最少为3个，更优选的为9个。优选的，步骤(1)所述不同浓度的过氧化氢溶液和空白对照液按照0.3～0.6μL/mm2的量滴加到所述基于变色纳米材料的比色试纸片上。优选的，步骤(1)所述过氧化氢溶液的浓度为1～50mg/L。优选的，步骤(1)所述空白对照液为纯水。优选的，步骤(1)和步骤(2)所述灰度处理采用的是AdobePhotoshop软件；所述灰度值的读取采用的是ImageJ软件。优选的，步骤(2)所述含有食品的溶液样品按照0.3～0.6μL/mm2的量滴加到所述基于变色纳米材料的比色试纸片上。优选的，步骤(2)所述含有食品的溶液样品中过氧化氢的溶度为0～50mg/L。优选的，步骤(2)所述含有食品的溶液样品为牛奶经离心后得到的上清液。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术利用变色纳米材料构建了用于过氧化氢浓度测定的比色试纸，其特点是以氧化铈(CeO2)纳米颗粒为显色剂，以厚度为3mm纤维素滤纸为载体，无需基于酶促显色反应和特殊仪器。(2)相对于现有技术，本专利技术仅需要通过试纸片即可实现过氧化氢浓度的快速测定，本专利技术在检测灵敏度、测定时间(10min即可完成检测)、便携性及使用成本方面均具有显著的优势，真正实现了食品中过氧化氢残留量的快速实时检测。(3)本专利技术采用体积比为2：5～5：2的丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯来修饰滤纸，使滤纸具有一定的疏水性，能够均匀稳定的平铺在水相和有机相的分界面，并使纳米氧化铈均匀地分布在滤纸上。同时，CeO2纳米颗粒制备简单，比表面积大，化学活性高，且性质稳定，可直接将CeO2纳米颗粒作为显色剂，无需通过染色剂和酶等的化学反应即可立即观察到颜色变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于变色纳米材料的比色试纸片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：采用滤纸制备试纸片，将试纸片完全浸入到丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯的混合溶液中，之后取出试纸片，对其进行等离子体处理，最后进行真空干燥，即制备得到具有疏水性的试纸片；/nS2：将S1所述的具有疏水性的试纸片浸润在纳米氧化铈水溶液中，再将环己烷加入到纳米氧化铈水溶液中，得到分层的水相和有机相；然后将丙酮垂直地从液面中心上方打入液面中，待稳定后在分界面处出现一层氧化铈膜，将具有疏水性的试纸片平铺在其中，停留使纳米氧化铈均匀地分布在试纸片上，然后取出试纸片，干燥后得到CeO

【技术特征摘要】
1.一种基于变色纳米材料的比色试纸片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：采用滤纸制备试纸片，将试纸片完全浸入到丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯的混合溶液中，之后取出试纸片，对其进行等离子体处理，最后进行真空干燥，即制备得到具有疏水性的试纸片；
S2：将S1所述的具有疏水性的试纸片浸润在纳米氧化铈水溶液中，再将环己烷加入到纳米氧化铈水溶液中，得到分层的水相和有机相；然后将丙酮垂直地从液面中心上方打入液面中，待稳定后在分界面处出现一层氧化铈膜，将具有疏水性的试纸片平铺在其中，停留使纳米氧化铈均匀地分布在试纸片上，然后取出试纸片，干燥后得到CeO2比色试纸片，即所述的基于变色纳米材料的比色试纸片。


2.根据权利要求1所述一种基于变色纳米材料的比色试纸片的制备方法，其特征在于，S1所述丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯的体积比为2：5～5：2；S2所述纳米氧化铈水溶液的浓度为2～6mg/mL。


3.根据权利要求2所述一种基于变色纳米材料的比色试纸片的制备方法，其特征在于，S2所述环己烷与纳米氧化铈水溶液的体积比为1：5～3：5；S2所述环己烷与丙酮的体积比为1:2～3:1。


4.根据权利要求3所述一种基于变色纳米材料的比色试纸片的制备方法，其特征在于，S2所述环己烷与纳米氧化铈水溶液的体积比为2:5；S1所述等离子体处理的条件为：等离子功率8～15W，温度55～65℃，处理时间1～9min；S1所述滤纸为纤维素滤纸，所述纤维素滤纸的厚度为3mm；S2所述环己烷与丙酮的体积比为2:1.5；S1所述试纸片为直径为0.6cm的圆形试纸片。


5.根据权利要求1～4任一项所述一种基于变色纳米材料的比色试纸片的制备方法，其特征在于，S1所述真空干燥时间为3～6h；S1所述试纸片完全浸入的时间为0.5～1.5h；S2所述停留的时间为25～40min；S2所述干燥的温度为50～60℃；S2所述干燥的时间为40～50min。


6.权利要求1～5任一项所述一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大文，周希艺，蒲洪彬，黄伦杰，韦庆益，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44