一种重金属形态分析与检测的方法与流程

本发明涉及重金属形态分析与检测领域，具体为一种重金属形态分析与检测的方法。

背景技术：

1、对食品和环境样本中的重金属污染进行有效地监测和分析至关重要。

2、现有的重金属分析与检测方法，如原子吸收光谱和原子荧光光谱，这些技术通常涉及将样本经过复杂的前处理，包括酸消解等，然后利用这些先进的仪器来检测食品食品样品中重金属的总含量，同时具有精度高以及灵敏度好的优点。

3、虽然现有的重金属分析与检测方法被广泛使用，但由于其往往侧重于检测总重金属含量，而不是其具体化学形态，这限制了我们对食品样品中重金属潜在生物活性和毒性的全面理解，此外，现有的分析方法通常操作复杂，时间消耗长，难以应对需要快速筛查大量样本的场合，此外，这些方法的设备成本高，运行成本也高，不利于在资源有限的环境中普及应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种重金属形态分析与检测的方法，通过使用微流控芯片和基于生物分子识别的传感器，本发明大幅提升了重金属检测的特异性、效率和成本效益，不仅加快了样本处理速度，还能精确区分重金属的化学形态，能够在资源有限的环境中进行高效的大规模监测。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种重金属形态分析与检测的方法，包括以下步骤：

3、将样本进行研磨、均质化和干燥预处理；

4、使用纳米粒子增强的电化学传感器进行检测；

5、设置三电极系统，包括参比电极、工作电极和对电极；

6、通过循环伏安法进行测试，扫描速率设定为50mv/s～100mv/s，测定重金属的氧化还原电位；

7、根据峰值电流变化，定量分析食品样本中的重金属浓度和形态。

8、优选的，所述纳米粒子为金纳米粒子，粒径为5～50纳米；

9、制备金纳米粒子；

10、将纳米粒子分散于导电墨水中；

11、通过旋涂将导电墨水涂覆于电极表面并干燥。

12、优选的，所述电极为玻碳电极；

13、所述电极表面经过预处理，包括抛光和清洗，以确保纳米粒子的均匀涂覆。

14、优选的，所述方法还包括：

15、联合使用液相色谱和电感耦合等离子体质谱技术，分离食品样品中的重金属形态，所述液相色谱系统配备逆相c18柱。

16、优选的，包括调整液相色谱的流动相组成和流速，流动相为含有0.1％乙酸铵的水溶液与乙腈的混合溶液，流速为1.0ml/min。

17、优选的，将分离后的重金属形态通过接口引入电感耦合等离子体质谱仪进行检测，进行数据采集和处理，建立校准曲线，计算食品样品中的重金属浓度。

18、本发明还提供使用微流控芯片进行高通量筛选以分析和检测食品中重金属形态的方法，包括以下步骤：

19、设计并制造包含多个独立微反应室的微流控芯片，每个微反应室配备微型电极和光学探测器；

20、使用微型注射泵将预处理后的样本注入各个微反应室；

21、在每个微反应室中添加特定的化学试剂进行反应；

22、控制反应条件，通过芯片内置的加热器和定时控制器；

23、使用电化学检测技术实时监控并记录反应室中的信号变化；

24、利用集成的数据处理系统对检测数据进行实时分析和处理。

25、优选的，所述微流控芯片采用软光刻技术在玻璃基板上制作微流控通道和反应室。

26、本发明还提供使用基于生物分子识别的传感器进行重金属形态检测的方法，包括以下步骤：

27、选择具有特异性结合能力的生物识别元素，所述生物识别元素包括抗体；

28、通过生物共价结合方法将生物识别元素固定在传感器表面；

29、将处理后的食品样品施加至传感器，使得生物识别元素与食品样品中的重金属形态发生结合反应；

30、记录传感器上的物理和化学性质变化，这些变化包括电阻变化和荧光强度变化；

31、利用预先设定的标准曲线确定食品样品中的重金属浓度和形态。

32、优选的，所述生物分子识别传感器的灵敏度通过定期使用已知浓度的标准溶液进行校准，以确保测量结果的准确性和长期稳定性。

33、本发明提供了一种重金属形态分析与检测的方法。具备以下有益效果：

34、1、本发明通过使用金纳米粒子增强的电化学传感器，显著提高了重金属检测的灵敏度和选择性。金纳米粒子的高电催化活性和大表面积加强了电化学反应的效率，使得即使在低浓度下也能检测到重金属的存在，提高了检测的准确性和可靠性。

35、2、本发明通过液相色谱和电感耦合等离子体质谱的联合使用，本发明能够有效分离并精确定量食品样本中的重金属形态。该技术组合不仅提升了分析的特异性，还能处理复杂样本中的微量重金属，极大增强了分析的准确度和应用范围。

36、3、本发明通过使用微流控芯片进行高通量筛选的技术，实现了对重金属形态的快速、高效分析。微流控芯片的使用减少了所需试剂量和样本量，降低了成本，同时提高了实验的重复性和操作便捷性，适合于大规模监测和分析。

37、4、本发明通过生物分子识别技术和生物共价结合技术，确保了生物识别元素的稳定性和长期有效性，使得传感器能在复杂的样本环境中提供精确、可靠的检测结果，并且，通过定期校准，进一步保证了测量的准确性和传感器的长期稳定性，增强了数据的信赖度。

技术特征：

1.一种重金属形态分析与检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种重金属形态分析与检测的方法，其特征在于，所述纳米粒子为金纳米粒子，粒径为5～50纳米；

3.根据权利要求1所述的一种重金属形态分析与检测的方法，其特征在于，所述电极为玻碳电极；

4.根据权利要求1所述的一种重金属形态分析与检测的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的一种重金属形态分析与检测的方法，其特征在于，包括调整液相色谱的流动相组成和流速，流动相为含有0.1％乙酸铵的水溶液与乙腈的混合溶液，流速为1.0ml/min。

6.根据权利要求5所述的一种重金属形态分析与检测的方法，其特征在于，将分离后的重金属形态通过接口引入电感耦合等离子体质谱仪进行检测，进行数据采集和处理，建立校准曲线，计算食品样品中的重金属浓度。

7.使用微流控芯片进行高通量筛选以分析和检测食品中重金属形态的方法，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的一种重金属形态分析与检测的方法，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种重金属形态分析与检测的方法，其特征在于，所述微流控芯片采用软光刻技术在玻璃基板上制作微流控通道和反应室。

9.使用基于生物分子识别的传感器进行重金属形态检测的方法，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的一种重金属形态分析与检测的方法，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种重金属形态分析与检测的方法，其特征在于，所述生物分子识别传感器的灵敏度通过定期使用已知浓度的标准溶液进行校准，以确保测量结果的准确性和长期稳定性。

技术总结本发明涉及重金属形态分析与检测领域，公开了一种重金属形态分析与检测的方法，包括以下步骤：将样本进行研磨、均质化和干燥预处理；使用纳米粒子增强的电化学传感器进行检测；设置三电极系统，包括参比电极、工作电极和对电极；通过循环伏安法进行测试，扫描速率设定为50mV/s～100mV/s，测定重金属的氧化还原电位；根据峰值电流变化，定量分析食品样本中的重金属浓度和形态。通过使用金纳米粒子增强的电化学传感器，显著提高了重金属检测的灵敏度和选择性，金纳米粒子的高电催化活性和大表面积使得电化学反应更高效，允许在低浓度下精确检测重金属，从而增强了检测的准确性和可靠性。技术研发人员：陈媛媛,赵光远,郭华,冯向辉,李永滔,何宇,耿洪燕,王石塄受保护的技术使用者：包头市检验检测中心技术研发日：技术公布日：2024/12/2