一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法
阅读说明：本技术 一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法 (Portable microcystin detector and using method thereof ) 是由 杜晓娇 陈芬 许欣 秦浩源 于 2020-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法,该检测仪包括电脑客户端、微型工作站和三电极体系,微型工作站用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端,三电极体系中的工作电极包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。该检测仪尺寸较小,便于携带,搭建步骤简单,可以在任何场合快速搭建相应的测试系统,实现微囊藻毒素的测试现场化；检测操作步骤简单,所检测的结果具有较宽的检测范围(10<Sup>-12</Sup>～10<Sup>-9</Sup>mol/L)和较低的检出限(10<Sup>-12</Sup>mol/L),且检测结果准确可靠。(The invention discloses a portable microcystin detector and a using method thereof, the detector comprises a computer client, a micro workstation and a three-electrode system, the micro workstation is used for transmitting detection signals acquired by the three-electrode system to the computer client, and working electrodes in the three-electrode system comprise a Screen Printing Carbon Electrode (SPCE), and a nano titanium carbide coating, a nano gold coating and a mercapto group modified microcystin coating which are sequentially modified on the outer side of the Screen Printing Carbon Electrode (SPCE) from inside to outside. The detector is small in size, convenient to carry and simple in construction steps, and a corresponding test system can be quickly constructed in any occasion to realize the field test of the microcystins; the detection operation steps are simple, and the detected result has a wider detection range (10) ‑12 ～10 ‑9 mol/L) and a lower detection limit (10) ‑12 mol/L) and the detection result is accurate and reliable.)
技术领域
本发明涉及微囊藻毒素检测技术领域，具体涉及一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法。
背景技术
长江中下游地区是我国淡水湖泊集中分布的地区之一，在过去的几十年里，人类活动对本地区的湖泊生态系统产生了极大的影响，最突出的是城郊湖泊的日益富营养化。湖泊、水库和河流中接纳过多的氮和磷等营养物质，使水体的生态结构与功能发生变化，导致藻类特别是蓝藻的异常繁殖生长而出现蓝藻水华现象。随着水体富营养化的加剧而引起的有害藻类水华的频繁发生已成为普遍关注的环境问题。当蓝藻水华严重时，不仅影响人的感官、破坏健康平衡的水生生态系统，而且藻细胞破裂后释放出的多种藻毒素对人和动物的饮用水安全构成了严重的威胁。在已发现的各种藻毒素中，微囊藻毒素是目前已知的一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的藻毒素，因此对微囊藻毒素的检测十分必要。
现有的微囊藻毒素检测方法主要包括免疫学检测法和化学分析法，免疫学检测法包括蛋白磷酸酶抑制测定法(PPIA)和酶联免疫测定法(ELISA)；化学分析法包括高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)、荧光光谱法(FL)、紫外光谱法(UV)或化学发光检测法(CL)等。其中，蛋白磷酸酶抑制测定法(PPIA)和酶联免疫测定法(ELISA)属于生化分析法，这类方法由主要通过生物体抗原-抗体特异性识别来实现对微囊藻毒素的检测，难以避免地需要使用到对操作环境要求比较高的抗原、抗体等生物组分，因而操作条件严苛、复杂，且成本较高；高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)、荧光光谱法(FL)、紫外光谱法(UV)或化学发光检测法(CL)等化学分析法虽然可以满足多种毒素同时检测的要求，但其应用受仪器装置所限制，仅能开展实验室分析工作，且其检测成本高昂，对操作人员的素质要求较高。因此，迫切需要研发一种新的微囊藻毒素检测方法以满足微囊藻毒素监控低成本、便携化、现场化的实际使用需求。
在各种检测方法中，电化学传感器具有灵敏度高、操作简便快速、能在现实复杂环境体系中不间断监测等优点，已经在诸多领域获得了广泛的应用。其中电化学交流阻抗谱(EIS)作为一种典型的电化学分析手段，已经成为研究电极材料及电极表面现象的重要手段。此外，随着电子技术的快速发展，电化学工作站的小型化已经初步实现，这促进了便携式电化学传感装置的出现。
在过去的几年里，丝网印刷技术在快速制备和低成本制备等方面已经取得了很大的进步。由于丝网印刷电极(SPCE)具有重复性好、可靠性高、使用方便等优点，在电化学分析中具有广泛的应用前景。SPCE因其可携带性和便宜的制造技术等优点为电化学传感器提供了一个远离集中的实验室的机会，为可抛式传感器的构建提供了条件。可抛式传感器的优势在于成本低、可批量生产、重现性好，从而使得检测结果更准确、可靠。但是，SPCE作为电化学生物传感器的工作电极的研究还不成熟，其灵敏度、稳定性及重现性都还有一定的提升空间，例如，其表面的修饰、改性研究与其检测性能密切相关。因此，有必要进一步开发新的电极修饰材料来进一步改进SPCE在电化学传感器中作为工作电极的表现。
本发明旨在将丝网印刷电极与电化学交流阻抗谱法相结合，提出一种便携式的微囊藻毒素检测仪及其使用方法，以解决上述微囊藻毒素检测技术中存在的问题和缺点。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种便携式微囊藻毒素检测仪及其使用方法，该检测仪尺寸较小，便于携带，且搭建步骤简单，从而可以在任何场合快速搭建相应的测试系统，实现微囊藻毒素的测试现场化；操作步骤简单，对操作人员素质没有严格要求，确保了微囊藻毒素现场检测的可行性；该便携式微囊藻毒素检测仪所检测的结果具有较宽的检测范围(10-12～10-9mol/L)和较低的检出限(10-12mol/L)，且检测结果准确可靠，使该检测仪在环境分析、食品安全检测领域具有广泛的应用前景。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种便携式微囊藻毒素检测仪，包括电脑客户端、微型工作站和三电极体系，所述的电脑客户端通过微型工作站与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系中的工作电极包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。
为了便于上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的顺利制备，现提出一种工作电极的制备方法，制备上述的工作电极，包括如下步骤：
S1：利用旋涂法在丝网印刷碳电极(SPCE)的外表面修饰一层纳米碳化钛涂层，形成Ti3C2/SPCE电极；
S2：利用电化学沉积法在步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极外表面修饰一层纳米金涂层，形成Au/Ti3C2/SPCE电极；
S3：在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面滴涂一层巯基修饰的微囊藻毒素涂层，得到所述的工作电极，其中，微囊藻毒素涂层为微囊藻毒素-LR涂层或微囊藻毒素-RR涂层。
优选的技术方案有，所述步骤S2中，电化学沉积法具体采用电流-时间曲线法，其中电压为0.4～0.6V，运行时间为600～1500s。
进一步优选的技术方案还有，所述步骤S3中，具体操作为：将浓度为3～5μmol/L巯基修饰的微囊藻毒素适配体溶液滴涂在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面，室温反应3～5h，得到工作电极粗产品；然后，将浓度为1～3mmol/L的6-巯基己醇溶液滴涂在工作电极粗产品外表面，室温反应1h，用于封闭纳米金涂层外表面多余的活性位点，得到所述的工作电极。
为了便于上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的顺利应用实施，现提出一种便携式微囊藻毒素检测仪的使用方法，包括如下步骤：
W1：准备工作，将微型工作站插装于电脑客户端上，并将三电极体系与微型工作站信号连接，形成检测系统，配置空白对照溶液和一系列不同浓度的微囊藻毒素溶液；
W2：建立标准曲线，将三电极体系置于空白对照溶液中，采集空白对照溶液的阻抗图谱，然后，将三电极体系分别置于不同浓度的微囊藻毒素溶液中温浴20～40min，采集相应的阻抗图谱，进行数据分析处理，得到与微囊藻毒素浓度相关的阻抗线性标准曲线；
W3：检测应用，将三电极体系置于待检测的试样中，测出相应的阻抗数值，并与步骤W2中的阻抗线性标准曲线对照，得出相应试样中微囊藻毒素的浓度。
优选的技术方案还有，所述步骤W2中，不同浓度微囊藻毒素溶液中溶剂和空白对照溶液均为0.1mol/L氯化钾、5mmol/L铁氰化钾、5mmol/L亚铁氰化钾、100mmol/L磷酸组成的缓冲溶液，测试频率为0.01～10kHz、电位为0.23～0.24V。
本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明一种便携式微囊藻毒素检测仪，尺寸较小，便于携带，且搭建步骤简单，从而可以在任何场合快速搭建相应的测试系统，实现微囊藻毒素的测试现场化。
2、本发明一种便携式微囊藻毒素检测仪，由于工作电极的基底(丝网印刷碳电极)外表面设有敏感材料Au/Ti3C2，Au/Ti3C2不仅是微囊藻毒素适配体的良好载体，更起到信号放大作用，因此，使该便携式微囊藻毒素检测仪具有较宽的检测范围(10-12～10-9mol/L)和较低的检出限(10-12mol/L)，在环境分析、食品安全检测领域具有广泛的应用前景。
3、本发明一种便携式微囊藻毒素检测仪，各组件简单，易于获得，尤其是工作电极，其基底为丝网印刷碳电极，丝网印刷碳电极具有制造成本低、重复性好、可靠性高、检测结果准确可靠等优点，从而使工作电极适合大规模生产和在现场检测中推广普及。
4、本发明一种便携式微囊藻毒素检测仪的使用方法，操作步骤简单，对操作人员素质没有严格要求，确保了微囊藻毒素现场检测的可行性。
附图说明
图1是本发明一种便携式微囊藻毒素检测仪的结构示意图；
图2是实施例5中不同浓度微囊藻毒素-LR的阻抗图谱；
图3是实施例5中不同浓度微囊藻毒素-LR与所对应阻抗值的标准线性曲线图谱。
图中：1、电脑客户端；2、微型工作站；3、工作电极；4、参比电极；5、对电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本发明是一种便携式微囊藻毒素检测仪，包括电脑客户端1、微型工作站2和三电极体系，所述的电脑客户端1通过微型工作站2与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系包括工作电极3、参比电极4和对电极5，其中工作电极3包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。
上述工作电极的制备方法，包括如下步骤：
S1：以可抛式丝网印刷碳电极(SPCE)为基底，将2mg/mL的二维纳米材料碳化钛(Ti3C2)溶液旋涂在丝网印刷碳电极(SPCE)的外表面，氮气吹干形成纳米碳化钛涂层，得到Ti3C2/SPCE电极；
S2：将步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极置于5mmol/L的HAuCl4的溶液中，利用电化学沉积法在步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极外表面修饰一层纳米金涂层，形成Au/Ti3C2/SPCE电极；
S3：基于Au-S键的共价结合，在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面滴涂一层巯基修饰的微囊藻毒素-RR涂层，得到所述的工作电极。
优选地，所述步骤S2中，电化学沉积法具体采用电流-时间曲线法，其中电压为0.4V，运行时间为600s。
优选地还有，所述步骤S3中，具体操作为：将10μL浓度为3μmol/L巯基修饰的微囊藻毒素-RR(MC-RR)适配体溶液滴涂在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面，室温反应3h，并用30mmol/L三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸(Tris-HCl)缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到工作电极粗产品；然后，将10μL浓度为1mmol/L的6-巯基己醇溶液滴涂在工作电极粗产品外表面，室温反应1h，用于封闭纳米金涂层外表面多余的活性位点，并用30mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到所述的工作电极，即可用于MC-RR检测的阻抗型适配体传感器。
将上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的使用方法，包括如下步骤：
W1：准备工作，将微型工作站插装于电脑客户端上，并将三电极体系与微型工作站信号连接，形成检测系统，配置空白对照溶液和一系列不同浓度的微囊藻毒素溶液；
W2：建立标准曲线，将三电极体系置于空白对照溶液中，温浴20min，采集空白对照溶液的阻抗图谱，然后，将三电极体系分别置于不同浓度的微囊藻毒素-RR(MC-RR)溶液中，温浴20min，采集对应的阻抗图谱，进行数据分析处理，得到与MC-RR浓度相关的阻抗线性标准曲线；
W3：检测应用，将三电极体系置于待检测的试样中，测出相应的阻抗数值，并与步骤W2中MC-RR浓度相关的阻抗线性标准曲线对照，得出相应试样中微囊藻毒素-RR的浓度。
优选地，所述步骤W2中，不同浓度微囊藻毒素溶液中溶剂和空白对照溶液均为0.1mol/L氯化钾、5mmol/L铁氰化钾、5mmol/L亚铁氰化钾、100mmol/L磷酸组成的缓冲溶液，测试频率为0.01～10kHz、电位为0.23V。
实施例2
如图1所示，本发明是一种便携式微囊藻毒素检测仪，包括电脑客户端1、微型工作站2和三电极体系，所述的电脑客户端1通过微型工作站2与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系包括工作电极3、参比电极4和对电极5，其中工作电极3包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。
上述工作电极的制备方法，包括如下步骤：
S1：以可抛式丝网印刷碳电极(SPCE)为基底，将3mg/mL的二维纳米材料碳化钛(Ti3C2)溶液旋涂在丝网印刷碳电极(SPCE)的外表面，氮气吹干形成纳米碳化钛涂层，得到Ti3C2/SPCE电极；
S2：将步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极置于8mmol/L的HAuCl4的溶液中，利用电化学沉积法在步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极外表面修饰一层纳米金涂层，形成Au/Ti3C2/SPCE电极；
S3：基于Au-S键的共价结合，在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面滴涂一层巯基修饰的微囊藻毒素-RR涂层，得到所述的工作电极。
优选地，所述步骤S2中，电化学沉积法具体采用电流-时间曲线法，其中电压为0.5V，运行时间为1200s。
优选地还有，所述步骤S3中，具体操作为：将15μL浓度为4μmol/L巯基修饰的微囊藻毒素-RR(MC-RR)适配体溶液滴涂在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面，室温反应4h，并用40mmol/LTris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到工作电极粗产品；然后，将10μL浓度为2mmol/L的6-巯基己醇溶液滴涂在工作电极粗产品外表面，室温反应1h，用于封闭纳米金涂层外表面多余的活性位点，并用30mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到所述的工作电极，即可用于MC-RR检测的阻抗型适配体传感器。
将上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的使用方法，包括如下步骤：
W1：准备工作，将微型工作站插装于电脑客户端上，并将三电极体系与微型工作站信号连接，形成检测系统，配置空白对照溶液和一系列不同浓度的微囊藻毒素溶液；
W2：建立标准曲线，将三电极体系置于空白对照溶液中，温浴30min，采集空白对照溶液的阻抗图谱，然后，将三电极体系分别置于不同浓度的微囊藻毒素-RR(MC-RR)溶液中，温浴30min，采集对应的阻抗图谱，进行数据分析处理，得到与MC-RR浓度相关的阻抗线性标准曲线；
W3：检测应用，将三电极体系置于待检测的试样中，测出相应的阻抗数值，并与步骤W2中MC-RR浓度相关的阻抗线性标准曲线对照，得出相应试样中微囊藻毒素-RR的浓度。
优选地，所述步骤W2中，不同浓度微囊藻毒素溶液中溶剂和空白对照溶液均为0.1mol/L氯化钾、5mmol/L铁氰化钾、5mmol/L亚铁氰化钾、100mmol/L磷酸组成的缓冲溶液，测试频率为0.01～10kHz、电位为0.23V。
实施例3
如图1所示，本发明是一种便携式微囊藻毒素检测仪，包括电脑客户端1、微型工作站2和三电极体系，所述的电脑客户端1通过微型工作站2与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系包括工作电极3、参比电极4和对电极5，其中工作电极3包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。
上述工作电极的制备方法，包括如下步骤：
S1：以可抛式丝网印刷碳电极(SPCE)为基底，将5mg/mL的二维纳米材料碳化钛(Ti3C2)溶液旋涂在丝网印刷碳电极(SPCE)的外表面，氮气吹干形成纳米碳化钛涂层，得到Ti3C2/SPCE电极；
S2：将步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极置于10mmol/L的HAuCl4的溶液中，利用电化学沉积法在步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极外表面修饰一层纳米金涂层，形成Au/Ti3C2/SPCE电极；
S3：基于Au-S键的共价结合，在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面滴涂一层巯基修饰的微囊藻毒素-RR涂层，得到所述的工作电极。
优选地，所述步骤S2中，电化学沉积法具体采用电流-时间曲线法，其中电压为0.6V，运行时间为1500s。
优选地还有，所述步骤S3中，具体操作为：将20μL浓度为5μmol/L巯基修饰的微囊藻毒素-RR(MC-RR)适配体溶液滴涂在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面，室温反应5h，并用50mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到工作电极粗产品；然后，将10μL浓度为3mmol/L的6-巯基己醇溶液滴涂在工作电极粗产品外表面，室温反应1h，用于封闭纳米金涂层外表面多余的活性位点，并用50mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到所述的工作电极，即可用于MC-RR检测的阻抗型适配体传感器。
将上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的使用方法，包括如下步骤：
W1：准备工作，将微型工作站插装于电脑客户端上，并将三电极体系与微型工作站信号连接，形成检测系统，配置空白对照溶液和一系列不同浓度的微囊藻毒素溶液；
W2：建立标准曲线，将三电极体系置于空白对照溶液中，温浴40min，采集空白对照溶液的阻抗图谱，然后，将三电极体系分别置于不同浓度的微囊藻毒素-RR(MC-RR)溶液中，温浴40min，采集对应的阻抗图谱，进行数据分析处理，得到与MC-RR浓度相关的阻抗线性标准曲线；
W3：检测应用，将三电极体系置于待检测的试样中，测出相应的阻抗数值，并与步骤W2中MC-RR浓度相关的阻抗线性标准曲线对照，得出相应试样中微囊藻毒素-RR的浓度。
优选地，所述步骤W2中，不同浓度微囊藻毒素溶液中溶剂和空白对照溶液均为0.1mol/L氯化钾、5mmol/L铁氰化钾、5mmol/L亚铁氰化钾、100mmol/L磷酸组成的缓冲溶液，测试频率为0.01～10kHz、电位为0.23V。
实施例4
如图1所示，本发明是一种便携式微囊藻毒素检测仪，包括电脑客户端1、微型工作站2和三电极体系，所述的电脑客户端1通过微型工作站2与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系包括工作电极3、参比电极4和对电极5，其中工作电极3包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。
上述工作电极的制备方法，包括如下步骤：
S1：以可抛式丝网印刷碳电极(SPCE)为基底，将2mg/mL的二维纳米材料碳化钛(Ti3C2)溶液旋涂在丝网印刷碳电极(SPCE)的外表面，氮气吹干形成纳米碳化钛涂层，得到Ti3C2/SPCE电极；
S2：将步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极置于5mmol/L的HAuCl4的溶液中，利用电化学沉积法在步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极外表面修饰一层纳米金涂层，形成Au/Ti3C2/SPCE电极；
S3：基于Au-S键的共价结合，在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面滴涂一层巯基修饰的微囊藻毒素-LR涂层，得到所述的工作电极。
优选地，所述步骤S2中，电化学沉积法具体采用电流-时间曲线法，其中电压为0.4V，运行时间为600s。
优选地还有，所述步骤S3中，具体操作为：将10μL浓度为3μmol/L巯基修饰的微囊藻毒素-LR(MC-LR)适配体溶液滴涂在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面，室温反应3h，并用30mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到工作电极粗产品；然后，将10μL浓度为1mmol/L的6-巯基己醇溶液滴涂在工作电极粗产品外表面，室温反应1h，用于封闭纳米金涂层外表面多余的活性位点，并用30mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到所述的工作电极，即可用于MC-LR检测的阻抗型适配体传感器。
将上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的使用方法，包括如下步骤：
W1：准备工作，将微型工作站插装于电脑客户端上，并将三电极体系与微型工作站信号连接，形成检测系统，配置空白对照溶液和一系列不同浓度的微囊藻毒素溶液；
W2：建立标准曲线，将三电极体系置于空白对照溶液中，温浴20min，采集空白对照溶液的阻抗图谱，然后，将三电极体系分别置于不同浓度的微囊藻毒素-LR(MC-LR)溶液中，温浴20min，采集对应的阻抗图谱，进行数据分析处理，得到与MC-LR浓度相关的阻抗线性标准曲线；
W3：检测应用，将三电极体系置于待检测的试样中，测出相应的阻抗数值，并与步骤W2中MC-LR浓度相关的阻抗线性标准曲线对照，得出相应试样中微囊藻毒素-LR的浓度。
优选地，所述步骤W2中，不同浓度MC-LR溶液中溶剂和空白对照溶液均为0.1mol/L氯化钾、5mmol/L铁氰化钾、5mmol/L亚铁氰化钾、100mmol/L磷酸组成的缓冲溶液，测试频率为0.01～10kHz、电位为0.24V。
实施例5
如图1所示，本发明是一种便携式微囊藻毒素检测仪，包括电脑客户端1、微型工作站2和三电极体系，所述的电脑客户端1通过微型工作站2与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系包括工作电极3、参比电极4和对电极5，其中工作电极3包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。
上述工作电极的制备方法，包括如下步骤：
S1：以可抛式丝网印刷碳电极(SPCE)为基底，将3mg/mL的二维纳米材料碳化钛(Ti3C2)溶液旋涂在丝网印刷碳电极(SPCE)的外表面，氮气吹干形成纳米碳化钛涂层，得到Ti3C2/SPCE电极；
S2：将步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极置于8mmol/L的HAuCl4的溶液中，利用电化学沉积法在步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极外表面修饰一层纳米金涂层，形成Au/Ti3C2/SPCE电极；
S3：基于Au-S键的共价结合，在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面滴涂一层巯基修饰的微囊藻毒素-LR涂层，得到所述的工作电极。
优选地，所述步骤S2中，电化学沉积法具体采用电流-时间曲线法，其中电压为0.5V，运行时间为1200s。
优选地还有，所述步骤S3中，具体操作为：将15μL浓度为4μmol/L巯基修饰的微囊藻毒素-LR(MC-LR)适配体溶液滴涂在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面，室温反应4h，并用40mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到工作电极粗产品；然后，将10μL浓度为2mmol/L的6-巯基己醇溶液滴涂在工作电极粗产品外表面，室温反应1h，用于封闭纳米金涂层外表面多余的活性位点，并用30mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到所述的工作电极，即可用于MC-LR检测的阻抗型适配体传感器。
将上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的使用方法，包括如下步骤：
W1：准备工作，将微型工作站插装于电脑客户端上，并将三电极体系与微型工作站信号连接，形成检测系统，配置空白对照溶液和一系列不同浓度的微囊藻毒素溶液；
W2：建立标准曲线，将三电极体系置于空白对照溶液中，温浴30min，采集空白对照溶液的阻抗图谱，然后，将三电极体系分别置于不同浓度的微囊藻毒素-LR(MC-LR)溶液中，温浴30min，采集对应的阻抗图谱(参见图2)，进行数据分析处理，得到与MC-LR浓度相关的阻抗线性标准曲线(参见图3)；
W3：检测应用，将三电极体系置于待检测的试样中，测出相应的阻抗数值，并与步骤W2中MC-LR浓度相关的阻抗线性标准曲线对照，得出相应试样中微囊藻毒素-LR的浓度。
优选地，所述步骤W2中，不同浓度MC-LR溶液中溶剂和空白对照溶液均为0.1mol/L氯化钾、5mmol/L铁氰化钾、5mmol/L亚铁氰化钾、100mmol/L磷酸组成的缓冲溶液，测试频率为0.01～10kHz、电位为0.24V。
其中，各溶液中微囊藻毒素-LR(MC-LR)的浓度分别为0mol/L、1pmol/L、5pmol/L、50pmol/L、100pmol/L、500pmol/L和1000pmol/L，图2中图谱数据表明，阻抗图谱的半圆直径大小与其实际阻抗值直接相关，由此可知，随着MC-LR浓度的增加，本发明便携式微囊藻毒素检测仪收集到的阻抗越来越小，基于此原理，能够建立实施例5中不同MC-LR浓度值与阻抗值的线性关系曲线(参见图3)。
实施例6
如图1所示，本发明是一种便携式微囊藻毒素检测仪，包括电脑客户端1、微型工作站2和三电极体系，所述的电脑客户端1通过微型工作站2与三电极体系信号连接，用于将三电极体系采集的检测信号传输给电脑客户端，所述三电极体系包括工作电极3、参比电极4和对电极5，其中工作电极3包括丝网印刷碳电极(SPCE)以及从内到外依次修饰在丝网印刷碳电极(SPCE)外侧的纳米碳化钛涂层、纳米金涂层和巯基修饰的微囊藻毒素涂层。
上述工作电极的制备方法，包括如下步骤：
S1：以可抛式丝网印刷碳电极(SPCE)为基底，将5mg/mL的二维纳米材料碳化钛(Ti3C2)溶液旋涂在丝网印刷碳电极(SPCE)的外表面，氮气吹干形成纳米碳化钛涂层，得到Ti3C2/SPCE电极；
S2：将步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极置于10mmol/L的HAuCl4的溶液中，利用电化学沉积法在步骤S1制备的Ti3C2/SPCE电极外表面修饰一层纳米金涂层，形成Au/Ti3C2/SPCE电极；
S3：基于Au-S键的共价结合，在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面滴涂一层巯基修饰的微囊藻毒素-LR涂层，得到所述的工作电极。
优选地，所述步骤S2中，电化学沉积法具体采用电流-时间曲线法，其中电压为0.6V，运行时间为1500s。
优选地还有，所述步骤S3中，具体操作为：将20μL浓度为5μmol/L巯基修饰的微囊藻毒素-LR(MC-LR)适配体溶液滴涂在步骤S2制备的Au/Ti3C2/SPCE电极外表面，室温反应5h，并用50mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到工作电极粗产品；然后，将10μL浓度为3mmol/L的6-巯基己醇溶液滴涂在工作电极粗产品外表面，室温反应1h，用于封闭纳米金涂层外表面多余的活性位点，并用50mmol/L Tris-HCl缓冲溶液淋洗，氮气吹干，得到所述的工作电极，即可用于MC-LR检测的阻抗型适配体传感器。
将上述一种便携式微囊藻毒素检测仪的使用方法，包括如下步骤：
W1：准备工作，将微型工作站插装于电脑客户端上，并将三电极体系与微型工作站信号连接，形成检测系统，配置空白对照溶液和一系列不同浓度的微囊藻毒素溶液；
W2：建立标准曲线，将三电极体系置于空白对照溶液中，温浴40min，采集空白对照溶液的阻抗图谱，然后，将三电极体系分别置于不同浓度的微囊藻毒素-LR(MC-LR)溶液中，温浴40min，采集对应的阻抗图谱，进行数据分析处理，得到与MC-LR浓度相关的阻抗线性标准曲线；
W3：检测应用，将三电极体系置于待检测的试样中，测出相应的阻抗数值，并与步骤W2中MC-LR浓度相关的阻抗线性标准曲线对照，得出相应试样中微囊藻毒素-LR的浓度。
优选地，所述步骤W2中，不同浓度MC-LR溶液中溶剂和空白对照溶液均为0.1mol/L氯化钾、5mmol/L铁氰化钾、5mmol/L亚铁氰化钾、100mmol/L磷酸组成的缓冲溶液，测试频率为0.01～10kHz、电位为0.24V。
综上所述，本发明首先制备了丝网印刷碳电极(SPCE)的修饰电极作为检测用的工作电极3，再结合参比电极4和对电极5微型工作站2和电脑客户端1构建一种便携式微囊藻毒素检测仪；本发明的一种便携式微囊藻毒素检测仪，结构简单、尺寸较小，易于携带，便于开展现场检测，且该便携式微囊藻毒素检测仪所检测的结果具有较宽的检测范围(10-12～10-9mol/L)和较低的检出限(10-12mol/L)，且检测结果准确可靠，在环境检测、食品安全监控等领域有着广泛的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。