本发明涉及一种基于物联网的掌上黄曲霉毒素快速检测仪，属于农产品质量安全快速检测技术领域。
背景技术：
黄曲霉毒素是一类毒性超强的化合物，比常见的剧毒化合物的毒性还要高出数倍，例如比砒霜、氰化钾、三聚氰胺的毒性分别高出 68 倍、10 倍、416 倍。此外，黄曲霉毒素还是目前公认的最强的致癌物质，致癌力分别是二甲基亚硝胺、奶油黄的 75 倍、900 倍，诱发肝癌能力是苯并芘的 4000 倍，世界卫生组织(WHO)的癌症研究机构(IARC)于 1993 年将黄曲霉毒素划分为Ⅰ类致癌物。
黄曲霉毒素属于小分子污染物，这类化合物的免疫学特点是不具有免疫原性，不能刺激机体产生特异性抗体，因此又被称为半抗原。小分子污染物可以通过被污染的农产品进入到人们的食物链，对人们的健康构成严重威胁；另外，这些污染物超标也成为制约我国农产品国际竞争力的重要因素，如黄曲霉毒素污染超标是我国农产品出口国外受阻的主要原因之一，因为这类污染物超标而造成的世界各国扣留、退回我国出口农产品的案例屡见不鲜，给我国带来了巨大的经济损失。目前，黄曲霉毒素污染物的分析方法主要包括生物鉴定法、化学分析法(以薄层色谱法为主)、仪器分析法(以高效液相色谱法、气相色谱-质谱联用技术与液相色谱联用技术为主)和免疫分析法(以酶联免疫吸附法最为经典、应用最普遍)等。但是，这些检测方法存在样品前处理复杂、操作繁琐、所需样品用量大、耗时长等缺点，不能很好地满足现场在线检测的需求。因此，建立准确、高效、快速在线检测黄曲霉毒素污染是否超标是目前亟待解决的关键问题。
与传统的分析方法相比，生物传感器具有如下特点：（1）较高的选择性，因此不需要对被测组分进行分离，即不用对样品进行预处理。（2）结构简单，体积小，使用方便，非常有利于农产品安全质量的快速测定。（3）可实现连续在线检测，使食品加工过程的质量控制变得简便。（4）响应速度快，样品用量少，与其他大型分析仪器相比，基于丝网印刷电极的适配体传感器制作成本低，可以一次使用后抛弃。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种基于物联网的掌上黄曲霉毒素快速检测仪，其特征在于，检测仪掌上手持，由纸过滤膜、丝网印刷电极黄曲霉毒素适配体传感器、类似USB接口的丝网印刷电极插入口、电信号采集与处理子模块、显示打印存储子模块、电源子模块和无线数据输出模块组成；所述的一种基于物联网的掌上黄曲霉毒素快速检测仪，通过电信号采集装置可检测丝网印刷电极工作区域接触样品前后导致的电流信号变化，将信号送至检测仪的数据处理模块进行数据处理后，获取样品中的黄曲霉毒素量的信息；所述的纸过滤膜放置于丝网印刷电极表面，纸过滤膜是带有疏水区和亲水通道的微孔滤膜，将检测样品滴到纸过滤膜的检测分离区，样品中蛋白质、脂肪等由于大于分离膜的孔径而不能透过分离膜，而小分子黄曲霉毒素透过分离膜，通过通道的亲水吸力进入测试区，样品渗透到丝网印刷电极的工作表面，解决现有的黄曲霉毒素检测仪需要进行样品前处理问题；所述的纸过滤膜的制作过程如下：将一片Whatman No. 1定性滤纸切成大小为1.8 cm×2.0 cm的矩形，将两片Whatman样品分离膜切成大小为1.6 cm×2.0 cm的矩形。将Whatman No. 1定性滤纸的边缘重叠在距离样品分离膜边缘1mm处，置于载玻片上。然后，将一个哑铃型磁铁放在滤纸上，通过载玻片另一侧的永磁体将其暂时性吸附在滤纸表面。然后，在105~130℃，将其浸入融化的蜡中，浸渍时间1s。20s后，将定性滤纸和载玻片分离，并且将哑铃型磁铁从滤纸上移除。最后，通过蜡浸渍技术，使滤纸与样品分离膜的重叠区域粘着在一起。
所述的丝网印刷电极黄曲霉毒素适配体传感器，其特征在于，所述的丝网印刷电极适配体传感器，其制备方法为：是在清洗活化后的丝网印刷电极表面分别先后修饰上制备的纳米金-壳聚糖、纳米碳纤维-纳米金复合物，然后在修饰好的电极上分别滴加二茂铁-适配体、适配体，得到检测黄曲霉毒素的适配体传感器。所述适配体传感器制备具体步骤如下：
1）纳米金/纳米金-壳聚糖复合物、纳米碳纤维(NCFs)、二茂铁(Fc)-适配体的制备；
2）清洗活化丝网印刷电极，得到预处理的丝网印刷电极；
3）将步骤1）制备得到的纳米金-壳聚糖复合物和纳米碳纤维/纳米金分别修饰到步骤2）预处理的丝网印刷电极上，得到修饰好的丝网印刷电极；
4) 将二茂铁-适配体、适配体分别滴加到步骤3）所得的修饰好的丝网印刷电极上，自然晾干后得到基于丝网印刷电极的基础适配体传感器；
5）优化步骤4）所得的基础适配体传感器的三种试验条件；
6）在步骤5）所得的最优条件下，对目标黄曲霉毒素进行检测。
所述黄曲霉毒素适配体传感器制备方法，其特征在于，步骤1）所述纳米金-壳聚糖复合物、纳米碳纤维、二茂铁-适配体分别是以壳聚糖为分散剂分散纳米金，取一定浓度的纳米碳纤维溶液，将二茂铁与适配体混合得到分散均匀的悬浊液。
所述黄曲霉毒素适配体传感器制备方法，其特征在于，步骤3）所述丝网印刷电极电极的修饰，是分别先将7 μL纳米金-壳聚糖复合物、30% 纳米碳纤维溶液和纳米金溶液滴加到预处理的丝网印刷电极上，室温下晾干，分别得到纳米金-壳聚糖，纳米碳纤维/纳米金修饰的丝网印刷电极。
所述黄曲霉毒素适配体传感器制备方法，其特征在于，步骤4）所述在修饰好的电极上分别滴加7 μL 二茂铁-适配体复合物、适配体溶液，是将7 μL 二茂铁-适配体复合物滴加到纳米金-壳聚糖修饰好的丝网印刷电极上，将7 μL 适配体溶液滴加到纳米碳纤维/纳米金修饰的丝网印刷电极上，在4℃条件下干燥，得到两种适配体生物传感器。
所述黄曲霉毒素适配体传感器制备方法，其特征在于，步骤5）所述两种适配体生物传感器的三种试验条件测试底液pH值、适配体浓度、孵育时间分别进行了优化：pH值为7.0，适配体浓度为6 μM，孵育时间为60 min。
所述黄曲霉毒素适配体传感器制备方法的步骤6）所述滴加不同浓度的目标黄曲霉毒素标准液，孵育 60 min，在底液中进行循环伏安法检测。
所述的丝网印刷电极的夹持装置，是一个类似于USB接口装置，可以将丝网印刷电极的三电极端口直接插入，并将三电极工作表面的电化学反应产生的电流信号传递给电信号采集装置；所述的电流信号采集与处理子模块，该子模块含有微处理器、I/V转换电路、信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，该子模块将接收到的检测信号经过I/V转换、信号放大、滤波和A/D转换处理后生成初始检测信息，初始检测信息被传输给显示与打印子模块和数据传输子模块；所述的显示与打印存储子模块，该子模块由触摸屏驱动电路、打印电路、存储器电路、存储器、液晶触摸屏和微型打印机组成，该子模块在接收到初始检测信息后，将初始检测信息通过存储器电路传输给存储器存储，通过打印电路传输给微型打印机打印，并通过液晶触摸屏显示；所述的电源子模块，采用9V锂电池和基于CW7805三端集成稳压器组成，为检测仪提供稳定的电源供给。
所述无线数据输出模块，采用Zigbee将检测数据发送至农产品安全溯源物联网数据库。
本发明获得有益效果如下：
现有黄曲霉毒素检测设备仪器过于笨重，体积较大，携带不方便，且通常需要对牛奶等样品进行前处理，离不开实验室条件，本发明的基于物联网的掌上黄曲霉毒素快速检测仪，使用带有微孔滤膜的丝网印刷电极直接插入掌上检测仪器，解决了样品需前处理的难题，将样品直接滴入带有微孔滤膜的丝网印刷电极，然后将丝网印刷电极插入掌上检测仪器，就可以完成黄曲霉毒素的浓度及是否超标的检测信息。检测仪器使用锂电池作为电源，检测仪随处携带方便，完全不需要实验室条件支持，使用操作简单，且检测数据随时无线传至农产品安全检测物联网数据库。可以家庭使用，也可以用于生产企业自检。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
所述的一种基于物联网的掌上黄曲霉毒素快速检测仪，其特征在于，检测仪掌上手持，由纸过滤膜、丝网印刷电极适配体传感器、类似USB接口的丝网印刷电极插入口、电信号采集与处理子模块、显示打印存储子模块、电源子模块和无线数据输出模块组成。
所述的纸过滤膜的制作方法如下：将一片Whatman No. 1定性滤纸切成大小为1.8 cm×2.0 cm的矩形，将两片Whatman样品分离膜切成大小为1.6 cm×2.0 cm的矩形。将Whatman No. 1定性滤纸的边缘重叠在距离样品分离膜边缘1mm处，置于载玻片上。然后，将一个哑铃型磁铁放在滤纸上，通过载玻片另一侧的永磁体将其暂时性吸附在滤纸表面。然后，在105~130℃，将其浸入融化的蜡中，浸渍时间1s。20s后，将定性滤纸和载玻片分离，并且将哑铃型磁铁从滤纸上移除，最后，通过蜡浸渍技术，使滤纸与样品分离膜的重叠区域粘着在一起。
所述的丝网印刷电极黄曲霉毒素适配体传感器制备具体步骤如下：
1） 纳米金/纳米金-壳聚糖复合物、纳米碳纤维、二茂铁-适配体的制备：100 mL 0.01%的氯金酸（W/V）滴加到烧杯中，置于电炉上加热，边加热边搅拌直至沸腾，然后迅速加入2.5 mL 1% 柠檬酸钠溶液，随着反应的进行该溶液很快变成了红宝石颜色，说明指示的金纳米粒子的形成。剧烈搅拌该溶液持续1h后，得到所制备的纳米金溶液；称取0.5 g壳聚糖（CS）置于烧杯中，加入1.0 %的醋酸溶液搅拌溶解，将溶解好的溶液置于250 mL容量瓶中并定容，定容后的溶液倒入烧杯中，在磁力搅拌器下磁力搅拌10 h，得到0.2%的壳聚糖溶液；将20 mL 1％的壳聚糖（CS）乙酸溶液（W/V））搅拌加入到上述纳米金溶液中得到纳米金-壳聚糖复合物；1 g 二茂铁加入到100 mL 乙醇溶液中超声30 min，得到 1% (w/v) 二茂铁溶液，然后将适配体溶液加入到二茂铁溶液中，在4 ℃ 下搅拌混匀12h，得到二茂铁-适配体复合物。
2）丝网印刷电极的清洗、活化：首先，将丝网印刷碳电极放入盛有1mM NaOH溶液的小烧杯中超声清洗5min，超纯水清洗，氮气吹干，然后，将电极放入盛有1mM HCl 溶液的小烧杯中超声清洗5min，超纯水清洗，氮气吹干，之后，用无水乙醇清洗电极，氮气吹干，最后，在pH=5的磷酸盐缓冲液中进行电流-时间曲线扫描300s，之后，进行循环伏安曲线扫描，直至性能稳定；
3）丝网印刷电极的修饰：在丝网印刷电极上分别滴加7 μL 纳米金-壳聚糖复合物、30% 纳米碳纤维溶液和纳米金溶液滴加到预处理的丝网印刷电极上，室温下晾干，分别得到纳米金-壳聚糖，纳米碳纤维/纳米金修饰的丝网印刷电极；
4）适配体的固定：在上述的电极上滴加7μL 二茂铁-适配体复合物滴加到纳米金-壳聚糖修饰好的丝网印刷电极上，将7 μL 适配体溶液滴加到纳米碳纤维/纳米金修饰的丝网印刷电极上，在室温下干燥，得到两种适配体生物传感器，并将制备好的电极放于4 ℃干燥的环境中保存备用；
将制作好的纸微孔滤膜置于制备好的丝网印刷适配体传感器上面。
所述的掌上黄曲霉毒素快速检测仪，装置部分如下：
所述的丝网印刷电极的夹持装置，是一个类似于USB接口装置，可以将丝网印刷电极的三电极端口直接插入，并将三电极工作表面的电化学反应产生的电流信号传递给电信号采集装置；所述的电流信号采集与处理子模块，该子模块含有微处理器、I/V转换电路、信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，该子模块将接收到的检测信号经过I/V转换、信号放大、滤波和A/D转换处理后生成初始检测信息，初始检测信息被传输给显示与打印子模块和数据传输子模块；所述的显示与打印存储子模块，该子模块由触摸屏驱动电路、打印电路、存储器电路、存储器、液晶触摸屏和微型打印机组成，该子模块在接收到初始检测信息后，将初始检测信息通过存储器电路传输给存储器存储，通过打印电路传输给微型打印机打印，并通过液晶触摸屏显示；所述的电源子模块，采用9V锂电池和基于CW7805三端集成稳压器组成，为检测仪提供稳定的电源供给；所述无线数据输出模块，采用Zigbee将检测数据发送至农产品安全溯源物联网数据库。
将带有纸过滤膜的丝网印刷电极插入掌上检测仪器的预留插口，将牛奶滴于纸微孔滤膜的两端，1min后按下检测按钮，即可进行检测。
所述的基于物联网的掌上黄曲霉毒素快速检测仪，其特征在于，该检测仪可用于检测牛奶等样品中的适配体目标黄曲霉毒素。
所述的一种基于物联网的掌上黄曲霉毒素快速检测仪，其特征在于，采用本发明使用一次性可抛弃的丝网印刷电极进行检测，操作简单携带方便，且本身带有纸过滤膜，实现了样品无需前处理，将样品直接滴入带有纸过滤膜的丝网印刷电极，然后将丝网印刷电极插入掌上检测仪器，就可以完成黄曲霉毒素的浓度及是否超标的检测信息。检测仪器使用锂电池作为电源，检测仪随身携带方便，完全不需要实验室条件支持，使用操作简单，且检测数据随时无线传至农产品安全检测物联网数据库。可以家庭使用，也可以用于生产企业自检。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。