一种利用纳米银沉积可视化传感器对白术进行真实性判别的方法

1.本发明属于化学分析检测技术领域，具体涉及一种利用纳米银沉积可视化传感器对白术进行真实性判别的方法。


背景技术：

2.白术为菊科苍术属多年生草本植物，其干燥根茎为常用的补益类中药，有健脾益气、燥湿利水、止汗、安胎的功效。当前研究发现其主要含有挥发油(主要为苍术酮和白术内酯)、多糖及少量的萜类化合物，具有抗肿瘤、抗菌、抗炎、抗氧化等多种功能活性，具有广阔的应用前景。但由于产地众多，不同品种的白术质量参差不齐。另外，与其同属的苍术在药性、成分、功效上与其存在均较多相似，两者易于混淆。因此，进一步探索和优化白术现存的真实性检测问题，具有重要的研究和应用意义。
3.目前国内外判别白术真实性的方法主要包括高效液相色谱法、高效液相色谱
‑
质谱联用技术、气相色谱
‑
质谱联用技术、高效毛细管电泳法等，这些分析方法精度高、抗干扰能力强、定性定量准确，但存在着仪器昂贵、分析时间长、维护繁琐和需要专业的操作人员等大型仪器的缺点，不利于普及。有必要进一步建立一种快速、简便、低成本的检测方法用于白术真实性的判别。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种基于纳米金表面银沉积可视化传感器用于白术真实性检测的方法，具有成本低、响应快、可视化、操作方便等优点，可快速实现白术真实性的精准判别，适合推广应用。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种利用纳米银沉积可视化传感器对白术进行真实性判别的方法，包括如下步骤：分别对白术样品和苍术样品进行提取，将所得白术或苍术提取液与纳米金混合均匀，然后分别引入相同浓度的银离子，进行加热反应，根据利用不同白术或苍术提取液所得反应体系中银离子在纳米金表面的沉积差异及其造成的反应体系颜色差异，实现对未知白术产品的真实性判别。
7.上述方案中，所述判别方法包括直接肉眼观察颜色差异判别白术与苍术或采用化学计量学方法建立白术或苍术样品与颜色差异之间的关系。
8.上述方案中，所述提取步骤采用的提取剂为浓度为45
‑
55wt％的甲醇溶液或乙醇溶液；提取剂与白术或苍术样品之间的固液比为1g:(300～500)ml。
9.上述方案中，所述提取工艺采用超声提取等常规提取工艺。
10.上述方案中，所述ag
+
采用硝酸银等无机银盐的方式引入。
11.上述方案中，所述反应体系中，ag
+
的浓度为(1～3)
×
10
‑4mol/l。
12.上述方案中，所述苍术提取液占反应体系的体积百分比为35～45％。
13.上述方案中，所述反应体系中，纳米金与ag
+
的摩尔比为1:(104～1.2
×
105)。
14.上述方案中，所述加热反应温度为50
‑
70℃，时间为10
‑
25min。
15.上述方案中，所述颜色信息通过将引得白术提取液或苍术提取液反应前后纳米金的颜色变化转变为rgb值得到；并采用化学计量学方法，构建rgb值与不同产地白术或苍术产品之间的关系。
16.上述方案中，所述化学计量学方法可选择偏最小二乘判别分析(plsda)等。
17.上述方案中，所述纳米金的平均粒径为12～14nm，其形貌为球形。
18.上述方案中，所述纳米金的制备方法包括如下步骤：
19.1)配制氯金酸与表面活性剂ctab的混合水溶液(黄色溶液)，然后在搅拌条件下加入还原剂硼氢化钠，进行搅拌反应，得到初始的纳米金种子溶液(浅粉色)；
20.2)将氯金酸与ctac混合均匀，配制氯金酸与ctac的混合水溶液，加入抗坏血酸，然后在快速搅拌条件下加入步骤1)所得纳米金种子溶液，反应，制得所述纳米金分散液(粉红色)。
21.上述方案中，步骤1)中所述氯金酸、ctab和硼氢化钠的摩尔比为1:(350～450):(4～5)。
22.上述方案中，步骤2)中所述氯金酸、ctac和抗坏血酸的摩尔比为1:(0.3～0.5):(130～180)。
23.上述方案中，步骤1)与步骤2)中采用的氯金酸的摩尔比为1:(75～85)。
24.上述方案中，步骤1)中所述搅拌反应时间为2
‑
4h；步骤2)中所述反应时间为5～15。
25.本发明的原理为：
26.本发明基于ag
+
可在纳米金表面沉积的特性(不同程度的ag
+
沉积体现出纳米金由粉到橙的颜色变化)，并首次提出利用白术、苍术提取液中有效组分阻止ag
+
在纳米金表面沉积的特性，根据不同产地的白术与苍术中有效化合物的含量不同进而导致阻止银沉积能力的不同的关系，使用ps软件提取比色板中纳米金表面发生银沉积后的rgb值，并结合偏最小二乘判别分析(plsda)模型对颜色信息进一步处理，构建了一种可视化判别白术真实性的传感器。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
28.本发明首次提出利用白术、苍术提取液中有效组分阻止ag
+
在纳米金表面沉积存在差异的特性，提供一种白术真实性的快速可视化检测方法；该检测方法具有成本低、响应快、可视化、操作方便，无需借助大型精密仪器等优点，可快速实现白术真实性的精准判别，可有效解决现有检测方法存在的成本高、操作复杂且要求高、检测时间长等问题，具有重要的研究和推广应用。
附图说明
29.图1为本发明所述基于纳米金表面银沉积的可视化传感器用于白术真实性判别方法的流程示意图。
30.图2为实施例1所得ctac
‑
aunps纳米金的tem表征图。
31.图3为实施例1采用纳米金检测三种产地白术与苍术的可视化颜色反应。
32.图4为实施例1中对三种产地白术与苍术的偏最小二乘判别分析结果。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.实施例1
35.一种利用纳米银沉积可视化传感器对白术进行真实性判别的方法，包括如下步骤：
36.1)纳米金的制备：将5ml haucl4水溶液(0.25mm)和5ml ctab水溶液(100mm)加入至烧杯中得到黄色溶液，在磁力搅拌下加入600ul现配的nabh4水溶液(10mm)，所得溶液体系颜色立即由黄变无色，持续搅拌3h后颜色变为浅粉色，得到初始的纳米金种子溶液；在另一干净烧杯中，加入6ml haucl4水溶液(0.5mm)和6ml ctac水溶液(0.2m)，混匀，加入4.5ml aa水溶液(100mm)，然后在快速搅拌条件下加入300ul上述步骤所得纳米金种子溶液，溶液体系颜色由无色变为粉红色，即得ctac
‑
aunps纳米金溶液(浓度为3.4nmol/l)；
37.2)取浙江、湖南和安徽省的白术样品各6个，不同产地的苍术样品18个(包括内蒙通辽样品两批，内蒙产地样品两批，内蒙野生样品四批，安徽亳州样品七批；湖北黄冈样品两批；河北安国样品一批)，将块状样品进行粉碎，过100目筛，将粉末样品分别进行超声提取，具体工艺条件包括：采用cnc超声波清洁器(kq
‑
500de)，提取剂为50wt％的甲醇溶液，料液比为1g:400ml，室温条件下提取30min，过滤，分别得到白术提取液和苍术提取液；
38.3)取ctac
‑
aunp纳米金溶液500μl(3.4nmol/l)加入500μl水，混合均匀，将其作为空白溶液；取500μl的ctac
‑
aunp纳米金溶液(3.4nmol/l)、400μl水和100μl浓度为2
×
10
‑3mol/l的agno3溶液，混合均匀，将其作为对照组；取500μl的ctac
‑
aunp纳米金溶液(3.4nmol/l)、400μl的白术或苍术提取液混合均匀，然后向其中加入100μl agno3溶液(2
×
10
‑3mol/l)作为实验组；其中每个空白组、对照组或实验组控制反应时间为20min，反应温度为60℃；
39.3)使用相机获取不同反应体系反应后在96孔板中纳米金的图片，获取其中的颜色信息；通过photoshop 14.0软件提取10
×
10的像素点，通过和matlab r2016a将图片信息转换为rgb数值信息；
40.4)用偏最小二乘判别分析(plsda)进行模式判别分析(训练集和预测集的划分见表1)，每种产地白术共配制18份样品，不同产地的苍术亦配制共18份样品；建立rgb数值信息与不同产物白术和苍术之间的关系。
41.图2为本实施例所得ctac
‑
aunps纳米金的tem表征图，可以看出纳米金呈现球形的纳米粒子，粒径主要为12nm左右。
42.图3为本实施例采用纳米金检测三种产地白术与苍术的可视化颜色反应测试结果，白术与苍术的rgb色变存在明显的差异，白术样品所得结果均偏红棕，而苍术样品所得结果颜色较浅，主要为淡紫色和浅黄色。而比对不同产地的白术反应结果显示，三种白术的反应结果颜色相似，rgb色变差异较小；可基于上述可视化结果在肉眼下可直接判别白术与苍术。
43.表1白术真实性pls
‑
da模式判别的训练集和预测集的划分(state＝5)
[0044][0045]
表2白术真实性的pls
‑
da判别结果
[0046][0047]
根据上述方案的具体判别结果如图4和表2所示，训练集样本数均大于预测集样本数。共有三种白术产地和一种苍术，每一种类下有18个样本。在state＝5时，选取最佳隐变量为5，在该条件下，训练集的正确率为98.65％，预测集的正确率为97.06％；说明采用本发明上述方法可快速实现白术真实性的精准判别。
[0048]
上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。