基于智能手機傳感器紫外光度法檢測維生素B12

張宇哲 ，孫雪花 ，任宜霞 ，熊巍

1.延安大學醫學院，陜西延安 716000；2.延安大學化學與化工學院，陜西延安 716000

維生素B12是唯一需要腸道分泌物幫助才能被吸收的維生素，可以提高葉酸的利用率，維護神經髓鞘的代謝與功能，在維持正常造血以及神經系統功能中也起到關鍵的作用，人體維生素B12缺乏可導致貧血、高同型半胱氨酸血癥、神經精神疾病和生育與出生缺陷等疾病，但是人體不能自身合成維生素B12，只能通過食物、保健品和藥物攝入，而食品中維生素B12含量較少，所以最好的攝入方法就是保健品和藥物[1]。可見對保健品和藥物中維生素B12含量測定尤為重要，目前測定維生素B12的方法主要有紫外分光光度法[2]、伏安法[3]、HPLC 法[4]、微生物法[5]、電感耦合等離子體質譜法[6]、液相色譜-串聯質法[7]等。以上方法均要用到昂貴的儀器，操作較為復雜。

近年來，隨著科技的飛速發展，智能手機的普及率逐年升高、功能不斷強大，軟件開發技術不斷升級，基于智能手機的光傳感器檢測技術也被研究者廣泛重視[8-11]。

該文利用智能手機傳感器、單一波長光源（365 nm 紫外手電）、APP（phyphox），通過測量透過光強度，計算吸光度得到維生素B12溶液濃度。同時以紫外分光光度法作對照實驗，從加標回收率、相對標準偏差、檢出限、t檢驗值等進行對比，結果顯示，智能手機測定法具有高準確度與精密度，可作為一種簡潔高效測定維生素B12含量的檢測方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

UV-2500型紫外分光光度計 （島津企業管理中國有限公司）；365 nm紫外手電 （寧波羅門照明科技有限公司）；智能手機；APP（phyphox）；京制 00000246號分析天平（賽多利斯科學儀器北京有限公司）。

維生素B12標準品（批號：BZP3035，北京中科儀友化工技術研究院）；維生素B12片劑[批號：171005（1號樣品）、20170109（2 號樣品）、20170104（3 號樣品）、F170602（4 號樣品）]；維生素 B12針劑[批號：1708318（5 號樣品）、1707107（6 號樣品）]。 維生素 B12片劑和維生素B12針劑均購買于延安大學附屬醫院。

200 mg/mL維生素B12標準儲備液的配制：稱取維生素B12標準品20 mg，置于100 mL容量瓶中，加水至刻度線，搖勻，得濃度為200 mg/mL的維生素B12標準儲備溶液。

1.2 樣品的處理

1.2.1 固體維生素B12處理 所購得4種固體的規格均為25 μg×100片，分析天平測得平均每粒藥品重量為0.1341 g，則每顆藥品中維生素B12含量即為186.428 μg/g[12]。

取一定量的樣品 （1、2、4號樣品15片，3號樣品20片），放入燒杯，加甲醇溶液浸沒藥品，浸泡20 min，取出藥品，倒入蒸發皿，烘干，用小刀刮除糖衣，研磨后稱重 （1號樣品1.545 7 g，2號樣品1.815 9 g，3號樣品1.963 7 g，4號樣品1.584 3 g），用水溶解后倒入離心管，9 000 r離心5 min，取上清液過濾，稀釋到50 mL容量瓶，搖勻備用。

1.2.2 針劑維生素B12處理 取一支樣品（5號樣品規格為0.5 mg/mL，6號樣品規格為0.25 mg/mL）稀釋至25 mL容量瓶（5號樣品濃度為20 μg/mL，6號樣品濃度為 10 μg/mL），搖勻備用[13]。

1.3 實驗方法

①手機安裝APP：打開智能手機應用，查找phyphox軟件，下載并安裝。

②按照圖1組裝實驗儀器：將手機、比色皿和紫外手電放置于暗箱中，注意將手電光源對準手機光感器口。

③將待測溶液裝入比色皿，打開紫外手電，并點擊手機 APP（phyphox），軟件如圖2 所示；選擇 light，點擊右上角白色三角形進行測量，如圖3所示，等光強度基本穩定后，點擊暫停；點擊右上角白色三點，選擇“Save experiment state”中“share”用微信、QQ 或者其他方式導出數據。

④數據處理：按照A-lg T=-lg(I/I0)，求出溶液的吸光度，并繪制工作曲線或者計算維生素B12的濃度。

圖1 實驗裝置圖

圖2 “phyphox”軟件

圖3 light測量圖

2 結果

2.1 工作曲線的繪制

將標準儲備液用移液管分別取 1、3、5、7、9、10 mL分別置于 50 mL 容量瓶，濃度分別為 4、12、20、28、36、44 ug/mL，搖勻備用。以水為空白試驗，用紫外分光儀分別測定各溶液的吸光度A，同時用手機智能APP分別測定各溶液的透過光強度I（同時測定蒸餾水的透過光強度I0）。并分別用吸光度對濃度作圖得工作曲線的回歸方程為①：y=0.020 2x+0.004（R2=0.999 9）（紫外分光儀測定結果）；②：y=0.020 3x-0.000 9（R2=0.999 9）（手機智能APP測定結果）。

表1 手機APP測定結果

2.2 樣品的測定及結果

根據實驗方法，分別取一定量樣品液于比色皿中，用紫外分光儀和手機APP對其進行測定吸光度和透過光強度，同時分別在2mL樣品液中各加入1mL12 ug/mL標準溶液，封口搖勻，用兩種方法分別測定吸光度和透過光強度，各樣品重復7次，分別帶入標準曲線計算其所含維生素B12的濃度，分別求出各樣品的標準偏差、回收率、t檢驗值和相對標準偏差(RSD)，結果均見表1、表表2所示。

表2 紫外分光計測定結果

由表1、表2對比可見，6種樣品的加標回收率為89.3%～105.4%之間（手機APP法）和 86.2%～104.4%之間（紫外分光法）；相對標準偏差值1.4%～4.9%之間（手機 APP法）和0.0%～4.1%之間（紫外分光法）；在95%的置信水平下，由t檢驗值可知，手機APP法有系統誤差而紫外分光法無系統誤差。

用兩種方法進行11次空白試驗，手機APP測得透過光強度值的標準偏差Seb=0.001 785，可得檢出限為Cl=3Seb/K=0.263 8 μg/mL。用紫外分光法測得吸光度值的標準偏差Seb=0，可得檢出限為Cl=3Seb/K=0。

3 討論

利用紫外手電作為光源，智能手機傳感器及傳感器套件phyphox作為檢測器對維生素B12的含量進行檢測，加標回收率在89.3%～105.4%之間，相對標準偏差在 1.4%～4.9%之間， 檢出限為 0.263 8 μg/mL，t檢驗值表明手機APP法有系統誤差。但與紫外分光光度計為檢測器測定的結果相比較，結果基本一致。與高效液相色譜法[4]相比較，雖然靈敏度較低，但精密度和準確度相差不大，色譜法所用儀器昂貴，操作繁瑣，使用不能普及，所以在相對要求較低的情況下，可以優先考慮智能手機APP法。

基于智能手機的便攜式檢測技術是多學科結合的結果，隨著多種可聯用的智能終端接口技術及APP軟件的不斷發展，將會極大地提高檢測靈敏度。由于該方法所用光源為紫外手電，波長為365 nm，所以對該波長處有最大吸收的物質，比如蘆丁等，也可以用此方法進行檢測，其他物質可借助濾光片調節波長，綜上所述，智能手機APP法是一種操作簡單、速度快，成本低、可實現實時、在線定量檢測的一種經濟適用的方法。可以預見，基于智能手機的便攜式檢測技術將迎來前所未有的發展機遇，帶來更廣闊的應用前景。