[发明专利]一种基于功能化的介孔硅球声表面波传感器的制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于食品安全检测领域，具体涉及一种基于功能化的介孔硅球声表面波传感器的制备及应用，特别涉及利用本专利发明的声表面波传感器(surface acoustic wave sensor)快速检测食品中的甲醛的方法。

背景技术

现如今，随着人们经济水平的显著提高及食品观念的逐渐改变，人们也越来越关注食品安全问题。向食品中添加有毒有害的非食品原料是威胁食品安全的主要原因之一。甲醛是一种非食品原料，也是一种较高毒性的物质和潜在的强致突变物，国家明令禁止将其作为食品添加剂使用。由于甲醛具有防腐、保鲜、增白、增重、改善质地和口感等作用，一些不法商贩常为牟取暴利将其添加到食品中，导致很多甲醛食品的出现，如甲醛鱿鱼、甲醛蘑菇、甲醛白菜及甲醛面条等。然而，食用含有甲醛的食品可能会产生中毒反应，轻者会出现头晕、呕吐、腹泻等症状；重者会出现昏迷、休克，同时损伤人的肝肾功能，可能导致肝、肾衰竭等症状。随着对甲醛认识的不断加深，目前很多方法应用到食品中甲醛的检测，如分光光度法、色谱法、荧光法、试纸法、酶法和化学发光法等，但是这些方法存在一些缺点，如样品前处理时间长、操作复杂、灵敏度和选择性低、成本高和不能满足现场的快速检测等问题，因此寻找出一种操作简单、检测快速和可以实时现场检测食品中甲醛的方法对保障食品安全具有极其重要的意义。

声表面波传感器(SAW传感器)是一种高灵敏、高选择性的质量型传感器技术，其具有装置简单、便于携带、灵敏度和选择性高、成本低及可靠性高等优点而被广泛应用于环境、医药、化妆品等领域的分析和检测中，但是却很少应用在食品中检测有毒、有害物质。因此将SAW传感器应用在食品领域，为食品安全检测提供一种新颖、快速、准确的检测手段，也为SAW传感器开辟了一条新的应用领域。

发明内容

本发明针对当前技术存在缺点和不足，本发明用一种基于功能化的介孔硅球声表面波传感器快速检测食品中的甲醛，声表面波传感器检测系统由测试频率变化的网络分析仪、体积为3L的测试腔、置于测试腔内的振荡器和谐振器上的电极、振荡器和电极之间的振荡回路及振荡回路与网络分析仪的连接电路组成。本发明提供的声表面波传感器所使用的敏感材料为生物仿生材料(聚多巴胺)功能化的介孔硅球，其能快速检测食品中的甲醛，检测范围为0.01ppm-500ppm，检测时间为9s±2s。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种基于功能化的介孔硅球声表面波传感器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1.敏感材料的制备：将多巴胺按0.01-0.02g/L的比例溶解于弱碱性的5-10mmol/L Tris-Hcl缓冲溶液，并加入介孔硅球使其与多巴胺的摩尔比14～25：1，然后在室温下搅拌12-24h，然后离心收集聚多巴胺粘附的介孔硅球；干燥后，得到聚多巴胺功能化的介孔硅球复合材料即为敏感材料；优选的，所述Tris-Hcl缓冲溶液的PH＝8.5，效果最好。

S2.基于功能化的介孔硅球声表面波传感器的制备：将S1中的敏感材料均匀的涂覆在声表面波传感器的电极表面，即可制得基于功能化的介孔硅球声表面波传感器。

其中，在步骤S1中，所述干燥的温度为50℃-80℃。

其中，在步骤S2中，所述声表面波气体传感器在涂覆之前，要进行清洗的预处理；所述清洗的预处理即将声表面波电极依次在丙酮溶液、无水乙醇中超声15min，然后用去离子水清洗干净，最后在氮气环境下吹干。

其中，在步骤S2中，所述涂覆的方法为将步骤S1的敏感材料配置成浓度为2-5mg/ml的溶液，均匀的涂覆到声表面波电极表面，成膜后待用。所述涂覆可以为旋涂或滴涂。

用上述方法制得基于功能化的介孔硅球声表面波传感器。