一种可视化味觉、嗅觉融合传感器的制作方法与流程

本发明涉及的是一种传感器的制作方法技术领域，特指一种可视化味觉、嗅觉融合传感器的制作方法。

背景技术：

味觉、嗅觉传感器均具有检测快速、灵敏度高，检测结果误差小、重复性好等优点，在食品品质检测领域具有广阔的应用前景。味觉传感器即电子舌可以对样品溶液中微痕量的可溶性化学成分产生特征响应；相似地，嗅觉传感器即电子鼻可以对样品中微痕量的挥发性物质产生特征响应。大多数食品农产品的风味既涉及滋味信息又包含丰富的气味信息，与单一味觉传感器或嗅觉传感器相比，融合味觉、嗅觉传感器信息可以获得样品更为全面的特征信息，提高对食品农产品风味特性表征的契合度。

传统的味觉传感器阵列主要由膜电极、金属裸电极等构成，它们的缺陷主要在于传感器的制备工艺较复杂、且成本很高；传统的嗅觉传感器阵列主要由金属氧化物半导体构成，成本高，且测样时易受到环境湿度的影响。具有大π共轭环状结构和刚性平面结构的卟啉、金属卟啉类化学显色剂，可以通过氢键、轴向配位、范德华力、疏水性相互作用等分子间作用力与被测微痕量化学物质产生作用，使得显色剂分子构型发生变化，改变其光谱行为，宏观表现出颜色变化(即可视化)，通过对这种颜色变化的检测，便可以达到对被测物质进行检测的目的。此外，部分ph指示剂对体系中物质极性及酸碱性的微小变化非常敏感，并表现出颜色变化。因此，卟啉、金属卟啉、ph指示剂等化学显色剂可以作为敏感材料，研制低成本的味觉、嗅觉传感器。目前，已有采用卟啉、金属卟啉、ph指示剂等作为可视化敏感材料制作的味觉、嗅觉传感器阵列，并用于食品品质的多传感器技术融合检测的报道。然而，现有的研究均是通过分别制作可视化味觉、嗅觉传感器阵列，测样时，分别获取味觉、嗅觉可视化传感器信息，经数据融合后，构建预测模型，实现样品品质的检测分析。如《foodchemistry》(食品化学)2014年第145卷第639–645页的discriminationofchinesegreenteaaccordingtovarietiesandgradelevelsusingartificialnoseandtonguebasedoncolorimetricsensorarrays(基于可视化传感器阵列的人工嗅觉和味觉对不同品种和等级的中国绿茶的区分)一文，采用卟啉及金属卟啉等化学显色剂分别构建了味觉、嗅觉可视化传感器阵列，经数据融合后结合化学计量学，实现了9种不同产地和等级绿茶的准确区分。通过分别构建味觉、嗅觉传感器阵列独立进行味觉、嗅觉信息采集，再进行特征信息融合实现对食品品质的检测分析。不仅耗时耗力，且成本较高。另外，中国发明专利(专利号zl201410313571.0)，发明名称为：一种全固态可视化味觉传感器阵列的制造方法。该发明专利公开了一种采用abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)薄板、防水双面胶、亲水性混合纤维素酯作为基板材料，疏水性卟啉类化合物作为显色剂制作的味觉可视化传感器阵列。其特点在于制作的可视化味觉传感器阵列仅能够用于液态样品中微痕量化学物质即味觉信息的检测分析，难以反映样品挥发性微痕量化学物质信息。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明提出一种可视化味觉、嗅觉融合传感器的制作方法，该融合传感器融合味觉、嗅觉传感器信息可同时采集味觉、嗅觉信息，获得样品更为全面的特征信息，提高对食品农产品风味特性表征的契合度。且成本低、检测速度快、检测精度高、检测范围宽。

本发明所述的一种可视化味觉、嗅觉融合传感器的制作方法，按照下述步骤进行：

(1)可视化敏感材料的选择：

味觉可视化敏感材料为对液体样品中微痕量化学物质具有颜色响应的疏水性自由基卟啉及金属卟啉；嗅觉可视化敏感材料为对样品中挥发性小分子具有颜色响应的自由基卟啉、金属卟啉和ph指示剂。

(2)溶剂的选择：

选择氯仿作为溶剂，将味觉、嗅觉可视化敏感材料配制成0.5-4mmol/l的溶液。

(3)传感器基板材料的选择：

选择亲水性混合纤维素酯微孔薄膜、疏水性聚偏氟乙烯微孔薄膜、疏水性abs薄板、防水双面胶(丙烯酸类)作为传感器基板制作材料。

(4)传感器基板的制作：

首先将abs塑料薄板划加工成长方形，并划分为3个区域，即味觉检测区、隔离区、嗅觉检测区；其次，在味觉检测区和嗅觉检测区abs薄板上加工出数个直径2-5mm的小孔；最后用防水双面胶将混合纤维素酯微孔薄膜和聚偏氟乙烯微孔薄膜分别固定在两个abs塑料薄板的味觉检测区和嗅觉检测区之间，操作中让这两个塑料薄板上的小孔对齐，使得孔内的微孔薄膜能够暴露出来。

该可视化味觉、嗅觉融合传感器有以下特点：

(1)所研制的可视化味觉、嗅觉融合传感器阵列中的卟啉、金属卟啉和ph指示剂等化学显色剂具有显著的分子识别能力和显色功能，灵敏度高。

(2)所研制的可视化味觉、嗅觉融合传感器阵列选择亲水性混合纤维素酯薄膜、疏水性的聚偏氟乙烯微孔薄膜、疏水性abs塑料板作为基板材料。由于聚偏氟乙烯微孔薄膜的疏水性避免了环境湿度对样品挥发性物质检测结果的影响；混合纤维素酯微孔薄膜的亲水性使得液体样品中的化学物质可以与可视化敏感材料进行充分的反应。因此，检测灵敏度较高。另外，疏水性abs塑料薄板的使用为后续图像获取提供了便利，保证了检测结果的一致性。

(3)所研制的传感器基板使得可视化味觉、嗅觉融合传感器的一致性大大提高，且可以重复使用。

(4)所研制的可视化味觉、嗅觉融合传感器阵列通过多个功能各异的化学敏感材料排列组合，极大地扩展了可视化传感器阵列的应用范围。

(5)所研制的可视化味觉、嗅觉融合传感器阵列制作步骤简单，成本很低。

附图说明

图1所研制的可视化味觉、嗅觉融合传感器示意图a(俯视图)；

图2所研制的可视化味觉、嗅觉融合传感器示意图b(侧视图)；

其中，a-味觉检测区域，b-隔离区，c-嗅觉检测区域，1-味觉可视化传感器，2-abs塑料薄板，3-嗅觉可视化传感器，4-防水双面胶，5-混合纤维素酯微孔薄膜，6-聚偏氟乙烯微孔薄膜。

具体实施方式

下面结合附图1和2对本发明所述的可视化味觉、嗅觉融合传感器制作方法做更详细的描述：

(1)可视化味觉、嗅觉融合传感器敏感材料的选择：以对液体样品中微量化学物质具有颜色响应的疏水性卟啉类化合物作为味觉可视化传感器色敏材料。经过多次预试验，最终选择了四苯基卟啉、锰卟啉、锌卟啉、铁卟啉、铜卟啉和钴卟啉作为味觉可视化传感器的色敏材料。选择对样品中挥发性化学物质具有颜色响应的4-吡啶基卟啉、4-对甲苯基卟啉、镍卟啉等3种卟啉类化合物和溴甲酚绿、百里酚蓝、甲基红等3种ph指示剂作为嗅觉可视化传感器的敏感材料。

(2)溶剂的选择：以氯仿作为卟啉、金属卟啉类化学显色剂的溶剂，乙醇作为ph指示剂的溶剂，配制1-4mm的12种化学显色剂溶液。

(3)传感器阵列基板材料的选择及制作：①选择abs塑料薄板2、混合纤维素酯微孔薄膜5、聚偏氟乙烯微孔薄膜6、防水双面胶4作为可视化味觉、嗅觉融合传感器阵列基板的制作材料，首先将abs薄板加工成长方形方块(34mm×22mm)，并划分为味觉检测区域a(14mm×22mm)，隔离区b(6mm×22mm)，嗅觉检测区域c(14mm×22mm)；②分别在味觉检测区域和嗅觉检测区域的abs薄板上均匀打6个(3×2)直径为4mm的小孔；③分别将混合纤维素酯微孔薄膜和聚偏氟乙烯微孔薄膜夹在味觉检测区域和嗅觉检测区域中两片abs薄板之间，并用防水性双面胶4固定，操作过程中让abs薄板上的小孔对齐，使得混合纤维素酯微孔薄膜和聚偏氟乙烯微孔薄膜能够暴露出来。

(4)阵列制作：用10μl微量取样器取5μl步骤2中配制的化学显色剂溶液按照至上而下，从左到右的次序点到步骤3制得的基板小孔中混合纤维素酯薄膜和聚偏氟乙烯微孔薄膜上，就得到味觉可视化传感器1和嗅觉可视化传感器3，每个小孔点一种色敏材料。