【摘 要】
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近年来,食品安全问题频发,引起了社会的广泛关注。如何快速检测出残留于食品中的有害污染物是目前研究的热点之一。现有的气相色谱法、液相色谱法、免疫分析法等食品污染物检测技术,虽然具有出众的检测精度,但因预处理过程繁琐、检测周期长以及缺少相应的便携式设备,难以实现对食品中有害污染物的即时检测。为此,将表面增强拉曼散射(SERS)技术与Socket通信技术结合开发了一种食品污染物即时检测系统,并将其应用于
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近年来,食品安全问题频发,引起了社会的广泛关注。如何快速检测出残留于食品中的有害污染物是目前研究的热点之一。现有的气相色谱法、液相色谱法、免疫分析法等食品污染物检测技术,虽然具有出众的检测精度,但因预处理过程繁琐、检测周期长以及缺少相应的便携式设备,难以实现对食品中有害污染物的即时检测。为此,将表面增强拉曼散射(SERS)技术与Socket通信技术结合开发了一种食品污染物即时检测系统,并将其应用于奶粉中三聚氰胺、水产品中孔雀石绿的检测,研究内容主要从以下几个方面展开:1.根据项目需求,提出即时检测系统的总体设计方案。系统由SERS传感器、无线数据传输系统及电脑组成。SERS传感器用于增强待测物质的拉曼信号强度,并配合手持式拉曼光谱仪获取待测物质的SERS光谱;无线数据传输系统主要由安装在手持式拉曼光谱仪中的自研客户端及在电脑端搭建的服务器管理程序组成,用于将采集到的SERS光谱数据实时传输至电脑,通过对SERS数据进行处理与分析以实现对食品污染物的即时检测。2.成功制备了三维仿生SERS传感器、三维铝/银层状纳米结构SERS传感器、三维云状铝纳米结构SERS传感器及岛状银纳米结构SERS传感器,并从灵敏度、信号重现性、时间稳定性等方面考察了各SERS传感器的性能。此外,为了探究SERS传感器的电磁增强机理,以制备的岛状纳米结构SERS传感器为研究对象,使用COMSOL Multiphysics仿真软件研究其电磁场增强特性,验证了银纳米岛之间的纳米间隙区域对电场的增强作用,计算得到的增强因子高达2.75×109。3.以Socket网络编程技术为基础,使用Java语言开发了SERS数据无线传输系统。根据项目需求,该系统采用客户端/服务器(Client/Server)架构,其中,客户端为自研开发并安装在ATR6500手持式拉曼光谱仪中的APP应用程序,通过TCP/IP协议,将手持式拉曼光谱仪采集的SERS光谱数据以数据包的方式发送至服务器。服务器为在电脑端搭建的文件管理程序,用于接收来自客户端的数据并将其保存在指定的文件夹中。4.选用性能优异、制备过程较为简单的岛状银纳米结构SERS传感器,将其应用于奶粉中三聚氰胺、水产品中孔雀石绿的即时检测,经实际检测,该系统对奶粉中三聚氰胺的检测限为10mg/L,对水产品中孔雀石绿的检测限为10-7M,表现出了良好的检测性能。
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