一种基于智能手机的成分检测分析方法与流程

本发明涉及分析检测领域，具体地，涉及一种基于智能手机的成分分析检测方法。

背景技术：

在众多分析方法中，平面色谱法如薄层色谱法、纸色谱法等具有省时简便，结果直观，成本低，可平行分析多个样品等优点，适用于食品药品快速分析，尤其是中药和食品中的糖类成分检测。目前薄层色谱法的结果多使用薄层扫描仪或专业图像处理软件进行检测，设备成本高且费时。

智能手机改变了人类的生活。利用智能手机的图像采集和数据分析功能进行食品药品检测分析，与传统分析检测仪器相比，不仅便于携带，且使用者无需专业培训便可快速操作。因此，智能手机与平面色谱法技术结合进行实时实地检测有着广阔的应用前景，为食品药品质量控制提供简捷高效的方法。

糖类成分由于无色、无紫外吸收，通常需要特别显色方法。常规的荧光显色试剂如2-氨基苯甲酰胺、8-氨基芘-1,3,6-三磺酸等，不仅成本高，步骤繁琐，且试剂存在一定毒性。需要发展试剂简单易得、安全便捷的显色方法。

技术实现要素：

为克服现有技术操作繁琐，价格高昂等不足，本发明目的在于提供一种基于智能手机的食品药品分析检测方法。

本发明一个方面提供了一种薄层层析色谱分析检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将待测品通过薄层层析色谱(tlc)分离，

2)以智能手机对薄层层析结果拍照，

3)以智能手机的应用程序(app)分析步骤2)获得的照片，并计算结果；

其中，智能手机的应用程序包括分析应用程序以及计算应用程序，所述分析应用程序为能够运用比色法、灰度积分或图像识别原理检测实验结果的应用程序；所述计算应用程序为将结果进行数据处理的应用程序；

步骤1)中，通过薄层层析色谱(tlc)分离后，当待测品不显色时，还包括以紫外光照显色或以显色剂显色的步骤。

在本发明的实施方案中，检测实验结果的应用程序选自colorpicker、gelapp、mygels。

在本发明的实施方案中，进行数据处理的应用程序microsoftexcel、wps、numbers。

在本发明的实施方案中，待测品为糖类化合物、小分子化合物，或者含糖类化合物或含小分子化合物的混合物。

在本发明的实施方案中，糖类化合物选自单糖、双糖、寡糖、多糖，或多糖的酶解和或水解物。

在本发明的实施方案中，小分子化合物选自可见光下有颜色、紫外光下显色的小分子化合物或能够加入显色剂显色的小分子化合物。

在本发明的实施例中，糖类化合物的显色方法为先用氨水饱和步骤1)所得薄层层析色谱5分钟以上，再于50℃以上的温度加热至显色。

在本发明的实施方案中，步骤3)中计算的方法为以数据处理的应用程序通过峰面积的线性回归方法计算待测品含量。

在本发明的实施方案中，步骤3)中分析的方法为，在检测实验结果的应用程序中分析步骤2)拍摄照片中薄层层析板上待检测斑点，通过检测实验结果的应用程序将图片转换为色谱峰，并获得峰面积。

在本发明的实施方案中，步骤2)中将手机放置在分析用便携的手机拍照装置进行拍照，所述分析用便携的手机拍照装置包括可拆卸的壳体、日光透写台、紫外灯，以及电源；

所述壳体前面板可开合，供取放平面薄层；

所述壳体为5片可拆卸的片材构成，所述片材包括顶片、前面、后片、左片和右片，顶片、前面、后片、左片和右片能够拼接成为立方体外壳；

所述壳体的顶片上设置有手机拍摄窗口，所述手机拍摄窗口为矩形窗口，手机拍摄窗口旁边设置有手机固定支架；

所述手机固定支架为设置在顶片外侧的2条条形突起，所述2条条形凸起为垂直设置；

所述紫外灯上设置有锁定卡扣，所述的锁定卡扣与后片上设置的卡槽能够可拆卸的连接。

进一步地，所述的片材为不透光材料制成。

进一步地，所述的片材为纤维板、树脂板、塑料板。

进一步地，所述外壳拼合后的长边长度为25-45cm，短边长度为15-25cm，长度为15-25cm。

进一步地，手机拍摄窗口的长边为5-10cm，短边长度为3-6cm。

进一步地，手机拍摄窗口设置在顶片的中部。

进一步地，所述条形突起分别与手机拍摄窗口长边和短边平行。

进一步地，所述条形突起分别与手机拍摄窗口长边和短边距离1-3cm。

进一步地，电源为充电锂电池或便携式移动直流电源。

进一步地，电源为紫外灯以及日光透写台提供电能。

进一步地，所述紫外灯上包含紫外200-400nm任意范围波长的滤光片。

有益效果

本发明所述的食品药品平面色谱分析检测方法，操作简便，成本低廉，检测结果重现性高；组合式手机成像装置可以自由分拆和组装，轻巧耐用，易于携带，使智能手机平面色谱成像效果更佳，结合智能手机的应用程序，为食品药品分析，特别是糖类成分分析提供了简易快速，重现性好的检测方法。

附图说明

图1组合式平面色谱智能手机成像装置。其中，1为外壳，2为前片且可开合，3为日光透写台，4为手机拍摄窗，5为手机固定支架，6为紫外灯。

图2-1智能手机成像的不同丹参样品(1-10)在日光(a)和uv365nm(b)下tlc图。

a，次丹参酮；b，丹参酮iia；c，丹参酮i；d，隐丹参酮；e，迷迭香酸；f，丹酚酸b。

图2-2丹参tlc图手机app(mygels)分析结果。

图3-1糖类成分显色后智能手机成像的tlc图。

图3-2右旋糖酐部分酸水解产物tlc图手机app(mygels)分析结果

图4石斛和菟丝子多糖部分酸水解产物、枸杞多糖果胶酶酶解产物、天冬多糖半乳糖苷酶酶解产物和韭菜子多糖甘露糖苷酶酶解产物显色后智能手机成像的tlc图。

具体实施方式

下面通过具体实施结合附图对本发明做进一步的说明，但是本发明并不仅仅局限于这些具体实施，这些具体实施不以任何方式限制本发明的范围。本领域的技术人员在权利要求的范围内所做出的某些改变和调整也应该认为属于本发明范围。

一个具体的实施方案，提供了一种薄层层析色谱分析检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将丹参提取物通过薄层层析色谱(tlc)分离，薄层层析色谱(tlc)分离的展开条件为，二次展开，第一次展开：二氯甲烷-乙酸乙酯-甲酸(4:4:1，v/v/v)，展距40mm；第二次展开：环己烷-乙酸乙酯(2:1，v/v)，展距90mm；

2)以手机对薄层层析结果拍照，分别拍摄日光透写台开启状态的照片和紫外灯开启状态的照片；

3)以智能手机的应用程序(app)mygels分析步骤2)获得的照片，以mygels识别待检测成分斑点，转为色谱峰，进而得到峰面积；将峰面积在numbers计算结果。

另一个具体的实施方案，提供了一种薄层层析色谱分析检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将糖类化合物通过薄层层析色谱(tlc)分离，然后进行显色，显色方法为先用氨水饱和步骤1)所得薄层层析色谱5分钟以上，再于50℃以上的温度加热至显色；

2)以手机对薄层层析结果拍照，

3)以智能手机的应用程序(app)分析步骤2)获得的照片，并计算结果；

其中，智能手机的应用程序为能够运用比色法、灰度积分或图像识别原理检测实验结果的应用程序；

步骤1)中，通过薄层层析色谱(tlc)分离后，当待测品不显色时，还包括以紫外光照显色或以显色剂显色的步骤；

在本发明的具体实施方案中，步骤2)为将手机放置在分析用便携的手机拍照装置。手机拍照装置包括可拆卸的壳体、日光透写台、紫外灯，以及电源；所述壳体为5片可拆卸的片材构成，所述片材包括顶片、前面、后片、左片和右片，顶片、前面、后片、左片和右片能够拼接成为立方体外壳；所述壳体的顶片上设置有手机拍摄窗口，所述手机拍摄窗口为矩形窗口，手机拍摄窗口旁边设置有手机固定支架；所述手机固定支架为设置在顶片外侧的2条条形突起，所述2条条形凸起为垂直设置；所述紫外灯上设置有锁定卡扣，所述的锁定卡扣与后片上设置的卡槽能够可拆卸的连接。所述的片材为不透光材料制成。所述外壳拼合后的长边长度为25cm，短边长度为15cm，高度为15cm。手机拍摄窗口的长边为5cm，短边长度为3cm。手机拍摄窗口设置在顶片的中部。所述条形突起分别与手机拍摄窗口长边和短边平行。所述条形突起分别与手机拍摄窗口长边和短边距离2cm。电源为便携式移动直流电源，其为紫外灯以及日光透写台提供电能。

若无特殊说明，所用实验方法为常规实验方法；所使用的试剂和材料等均可通过商业途径获得。

实施例1组合式手机成像装置构建：

(1)手机拍照装置为组合式空心暗室结构，不同面板间可以自由分拆和组装，以便于携带，大小可根据需要调整，结构示意图见图1。

(2)装置用材料为不透光且不易变形的材质，选自纤维板、树脂、塑料等。

(3)组合式空心暗室上面板置有手机固定框和供智能手机拍摄的窗口，下面为供放平面薄层板的日光透写台(光梦a5，2.8w)，前面板可开合供取放平面薄层，后面置有带滤光片(可根据需要选择不同波长如254nm或365nm)的紫外灯(喜万年t5-6w)。

(4)日光透写台和紫外灯均由便携式移动直流电源(小米16000mah)供能。

实施例2提取物中小分子化合物分析

(1)样品的制备：

取丹参药材粉末0.1g，加入甲醇2ml超声提取，离心(5000×g，5min)后取上清、吹干，加入甲醇0.5ml复溶，离心后上清液过0.45μm微孔滤膜，用于tlc分析。对照品(丹酚酸b、迷迭香酸、隐丹参酮、丹参酮i、丹参酮iia、次丹参酮)分别以甲醇溶解后浓度均为1mg/ml。

(2)tlc分析：

g60玻璃板；点样量：样品5μl、丹酚酸b9μl、迷迭香酸1μl、隐丹参酮3μl、丹参酮i2μl、丹参酮iia4μl、次丹参酮0.5μl；相对湿度32％；第一次展开：二氯甲烷-乙酸乙酯-甲酸(4:4:1，v/v/v)，展距40mm；第二次展开：环己烷-乙酸乙酯(2:1，v/v)，展距90mm；吹干，分别在日光灯和紫外灯下，手机拍照成像记录结果，使用mygels进行检测，数据统计使用numbers。具体步骤如下：

1.裁切图片：app打开手机拍摄的实验结果照片，调整需检测区域进行裁切；

2.调整条带宽度：使每个条带的每个斑点都在被检测范围；

3.识别成分斑点：选择待检测的条带，app自动识别待检测成分斑点(参比条带背景)，转为色谱峰；

4.生成检测数据(色谱峰面积)：数据为薄层板中各条带相同位置同一成分的各峰面积；

5.统计计算：将检测型app生成的数据(峰面积)导出至统计型app中，进一步计算分析。

(3)线性关系考察：

取上述各对照品溶液，在同一薄层板上分别点样0.8、1.5、2.5、3.5、4.5、5.0、6.0、7.0、8.0μl，按“(2)”项下条件分离检测，各成分线性关系良好(r²＞0.99)，结果见表1、表2。

(4)精密度考察：

(4.1)app(mygels)精密度：使用app检测同一实验结果6次，每次检测前重启app。以6次测定结果的rsd为评价指标，考察方法的精密度和结果稳定性，结果各被测成分rsd(n＝6)为2.31％～6.79％，见表1，表明精密度良好。

(4.2)同板精密度：取同一丹参药材粉末样品(1号)溶液，在同一张薄层板上连续点样6次，按“(2)”项下条件进行tlc分离检测，结果各被测成分rsd(n＝6)为1.86％～6.40％，见表1，表明薄层点样仪精密度良好。

(4.3)异板精密度：取同一丹参药材粉末样品(1号)溶液，分别在6块薄层板上相同量点样，按“(2)”项下条件进行tlc分离检测，结果各被测成分rsd(n＝6)为2.12％～5.38％，见表1，表明薄层板精密度良好。

(5)重复性考察：

取同一丹参药材粉末样品(1号)6份，分别按“(1)”项下条件制备，按“(2)”项下条件分离检测，以6次测定结果的rsd为评价指标考察重复性，结果见表1，各成分的rsd(n＝6)均低于5％，表明该方法重复性良好。

(6)稳定性考察：

取上述各对照品溶液，按“(1)”项下条件制备，按“(2)”项下条件分离检测，每隔10min拍摄并检测一次(0-50min)，以6次测定结果rsd为评价指标考察稳定性，结果各成分rsd(n＝6)为0.99％～6.71％，见表1，表明方法稳定性好。

(7)手机检测与常见薄层色谱检测方法比较

使用薄层扫描仪时，各对照品检测波长分别为：丹酚酸b288nm、迷迭香酸288nm、隐丹参酮266nm、丹参酮i255nm、丹参酮iia271nm、次丹参酮263nm。不同检测方法结果见表2，提示智能手机与其他经典方法相比，线性范围非常宽，可以在很大浓度范围内进行定量检测。虽lod值稍高即方法灵敏度稍低，但完全满足日常检测使用需要，可用于tlc结果分析检测。

(8)丹参成分定量分析

取10个不同来源丹参药材粉末，按“(1)”项下条件制备，按“(2)”项下条件分离检测，日光及uv365nm条件下手机成像的tlc图见图2-1，手机app检测结果见图2-2，将检测获得的色谱峰面积代入线性方程计算获得定量结果，丹参中几种成分定量分析结果见表3。

本发明所述的基于智能手机的食品药品分析检测方法操作简便快捷，重现性好，中药提取物中成分复杂，但是通过本发明方法可以实现快速的定量和定性检测，无需特殊仪器设备，可用于中药质量快速分析检测。

表1智能手机app检测的线性回归方程、精密度、重复性和稳定性结果(n＝6)

表2智能手机app、薄层扫描仪、专业图像处理软件(gelanalyzer、imagej)检测线性范围、lod和loq

注：loq定义为线性范围下限

表3不同来源丹参药材样品小分子含量(mg/g)

/表示未检出

实施例3多糖检测

(1)样品的制备：

取右旋糖酐适量，加入去离子水溶解，使溶液浓度为4mg/ml。1:1加入4m三氟乙酸，80℃反应5h，干燥，加入适量水复溶，使溶液浓度为5mg/ml，离心(10000×g，10min)后上清液用于tlc分析。

取果寡糖适量，加入去离子水溶解，使溶液浓度为5mg/ml，用于tlc分析。

(2)tlc分析：

gf254铝板；点样量：右旋糖酐4μl，果寡糖2μl；正丁醇-异丙醇-乙酸-水(6:11:3:4，v/v/v/v)二次展开，展距90mm；吹干，氨水饱和约15min，取出，120℃加热约10min；手机成像、检测、分析同实施例1，结果见图3-1和图3-2。

(1)线性关系考察：

以葡萄糖为对照品，不同浓度0.05mg/ml、0.17mg/ml、0.29mg/ml、0.41mg/ml、0.53mg/ml分别点样，分离检测，线性回归方程为y＝82.042x-0.3842，线性关系良好(r²＝0.9952)。

(2)精密度考察：

(2.1)app(mygels)精密度：使用app检测同一实验结果5次，每次检测前重启app。以5次测定结果的rsd为评价指标，结果rsd为2.5％，重现性良好。

(2.2)同板精密度：取同一样品在同一薄层板上连续点样5次，分离检测，结果rsd为4.7％，同板精密度良好。

(2.3)异板精密度：取同一样品溶液，分别在6块薄层板上点样，分离检测，结果rsd为2.5％，异板精密度良好。

(3)重复性考察：

取同一样品6份，制备溶液，分离检测，以5次测定结果rsd为评价指标考察重复性，结果rsd为4.6％，重复性良好。

(4)稳定性考察：

样品分离后，每隔10min拍摄并检测一次(0-40min)，以5次测定结果rsd为评价指标考察稳定性，结果rsd为4.3％，表明实验结果在40min内基本稳定。

本发明所述的糖类显色可实现基于智能手机的食品药品分析检测，操作简便快捷。

实施例4提取物中多糖检测

(1)多糖制备：

取干燥石斛、菟丝子、枸杞子、天冬、韭菜子粉末各2.0g于离心管中，分别加入60％乙醇30ml提取，离心(4000×g，10min)后去除上清液；沉淀加入去离子水40ml，混匀，水热提取2h，离心后上清液浓缩至约10ml，加入4倍体积95％乙醇沉淀，静置。

(2)多糖纯化：

将上述乙醇沉淀物加入适量去离子水混匀并充分溶解、采用分子截留量为3000da的离心超滤管，离心超滤(4000×g，25min)，去除滤液，多次补水离心，至滤液利用苯酚-硫酸法显色确认无小分子糖后，冷冻干燥，分别称取药材多糖适量，加入去离子水溶解，使溶液浓度为4mg/ml多糖溶液，待用。

(3)多糖部分酸水解：

多糖溶液1:1加入4m三氟乙酸，80℃反应5h，干燥，加入适量水复溶，使溶液浓度约为10mg/ml，离心(10000×g，10min)后上清液用于tlc分析。

(4)多糖酶解：

多糖溶液0.5ml，分别加入1,4-β-d-半乳糖苷酶，1,4-β-甘露糖苷酶，果胶酶至终浓度5、5、20u/ml，随后将混合液置于40℃反应12h。反应结束后，将混合液置于80℃反应20min，终止反应。离心后取上清液干燥，加入适量水复溶，使浓度约为10mg/ml，离心(10000×g，10min)后上清液用于tlc分析。

(5)tlc分析：

gf254铝板；点样量6μl；正丁醇-异丙醇-乙酸-水(6:11:3:4，v/v/v/v)二次展开，展距90mm；吹干，氨水饱和约15min，取出，120℃加热约10min；置于手机拍照成像装置内记录结果，见图4。其他分析同实施例1。通过本发明的方法可以分析水解和或酶解后多糖的成分，并对各成分进行定量分析。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员而言，在不违背本发明构思的前提下，其架构形式可有变动。若只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。