基于智能手机传感器紫外光度法检测维生素B12

张宇哲 ，孙雪花 ，任宜霞 ，熊巍

1.延安大学医学院，陕西延安 716000；2.延安大学化学与化工学院，陕西延安 716000

维生素B12是唯一需要肠道分泌物帮助才能被吸收的维生素，可以提高叶酸的利用率，维护神经髓鞘的代谢与功能，在维持正常造血以及神经系统功能中也起到关键的作用，人体维生素B12缺乏可导致贫血、高同型半胱氨酸血症、神经精神疾病和生育与出生缺陷等疾病，但是人体不能自身合成维生素B12，只能通过食物、保健品和药物摄入，而食品中维生素B12含量较少，所以最好的摄入方法就是保健品和药物[1]。可见对保健品和药物中维生素B12含量测定尤为重要，目前测定维生素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]、电感耦合等离子体质谱法[6]、液相色谱-串联质法[7]等。以上方法均要用到昂贵的仪器，操作较为复杂。

近年来，随着科技的飞速发展，智能手机的普及率逐年升高、功能不断强大，软件开发技术不断升级，基于智能手机的光传感器检测技术也被研究者广泛重视[8-11]。

该文利用智能手机传感器、单一波长光源（365 nm 紫外手电）、APP（phyphox），通过测量透过光强度，计算吸光度得到维生素B12溶液浓度。同时以紫外分光光度法作对照实验，从加标回收率、相对标准偏差、检出限、t检验值等进行对比，结果显示，智能手机测定法具有高准确度与精密度，可作为一种简洁高效测定维生素B12含量的检测方法。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

UV-2500型紫外分光光度计 （岛津企业管理中国有限公司）；365 nm紫外手电 （宁波罗门照明科技有限公司）；智能手机；APP（phyphox）；京制 00000246号分析天平（赛多利斯科学仪器北京有限公司）。

维生素B12标准品（批号：BZP3035，北京中科仪友化工技术研究院）；维生素B12片剂[批号：171005（1号样品）、20170109（2 号样品）、20170104（3 号样品）、F170602（4 号样品）]；维生素 B12针剂[批号：1708318（5 号样品）、1707107（6 号样品）]。 维生素 B12片剂和维生素B12针剂均购买于延安大学附属医院。

200 mg/mL维生素B12标准储备液的配制：称取维生素B12标准品20 mg，置于100 mL容量瓶中，加水至刻度线，摇匀，得浓度为200 mg/mL的维生素B12标准储备溶液。

1.2 样品的处理

1.2.1 固体维生素B12处理 所购得4种固体的规格均为25 μg×100片，分析天平测得平均每粒药品重量为0.1341 g，则每颗药品中维生素B12含量即为186.428 μg/g[12]。

取一定量的样品 （1、2、4号样品15片，3号样品20片），放入烧杯，加甲醇溶液浸没药品，浸泡20 min，取出药品，倒入蒸发皿，烘干，用小刀刮除糖衣，研磨后称重 （1号样品1.545 7 g，2号样品1.815 9 g，3号样品1.963 7 g，4号样品1.584 3 g），用水溶解后倒入离心管，9 000 r离心5 min，取上清液过滤，稀释到50 mL容量瓶，摇匀备用。

1.2.2 针剂维生素B12处理 取一支样品（5号样品规格为0.5 mg/mL，6号样品规格为0.25 mg/mL）稀释至25 mL容量瓶（5号样品浓度为20 μg/mL，6号样品浓度为 10 μg/mL），摇匀备用[13]。

1.3 实验方法

①手机安装APP：打开智能手机应用，查找phyphox软件，下载并安装。

②按照图1组装实验仪器：将手机、比色皿和紫外手电放置于暗箱中，注意将手电光源对准手机光感器口。

③将待测溶液装入比色皿，打开紫外手电，并点击手机 APP（phyphox），软件如图2 所示；选择 light，点击右上角白色三角形进行测量，如图3所示，等光强度基本稳定后，点击暂停；点击右上角白色三点，选择“Save experiment state”中“share”用微信、QQ 或者其他方式导出数据。

④数据处理：按照A-lg T=-lg(I/I0)，求出溶液的吸光度，并绘制工作曲线或者计算维生素B12的浓度。

图1 实验装置图

图2 “phyphox”软件

图3 light测量图

2 结果

2.1 工作曲线的绘制

将标准储备液用移液管分别取 1、3、5、7、9、10 mL分别置于 50 mL 容量瓶，浓度分别为 4、12、20、28、36、44 ug/mL，摇匀备用。以水为空白试验，用紫外分光仪分别测定各溶液的吸光度A，同时用手机智能APP分别测定各溶液的透过光强度I（同时测定蒸馏水的透过光强度I0）。并分别用吸光度对浓度作图得工作曲线的回归方程为①：y=0.020 2x+0.004（R2=0.999 9）（紫外分光仪测定结果）；②：y=0.020 3x-0.000 9（R2=0.999 9）（手机智能APP测定结果）。

表1 手机APP测定结果

2.2 样品的测定及结果

根据实验方法，分别取一定量样品液于比色皿中，用紫外分光仪和手机APP对其进行测定吸光度和透过光强度，同时分别在2mL样品液中各加入1mL12 ug/mL标准溶液，封口摇匀，用两种方法分别测定吸光度和透过光强度，各样品重复7次，分别带入标准曲线计算其所含维生素B12的浓度，分别求出各样品的标准偏差、回收率、t检验值和相对标准偏差(RSD)，结果均见表1、表表2所示。

表2 紫外分光计测定结果

由表1、表2对比可见，6种样品的加标回收率为89.3%～105.4%之间（手机APP法）和 86.2%～104.4%之间（紫外分光法）；相对标准偏差值1.4%～4.9%之间（手机 APP法）和0.0%～4.1%之间（紫外分光法）；在95%的置信水平下，由t检验值可知，手机APP法有系统误差而紫外分光法无系统误差。

用两种方法进行11次空白试验，手机APP测得透过光强度值的标准偏差Seb=0.001 785，可得检出限为Cl=3Seb/K=0.263 8 μg/mL。用紫外分光法测得吸光度值的标准偏差Seb=0，可得检出限为Cl=3Seb/K=0。

3 讨论

利用紫外手电作为光源，智能手机传感器及传感器套件phyphox作为检测器对维生素B12的含量进行检测，加标回收率在89.3%～105.4%之间，相对标准偏差在 1.4%～4.9%之间， 检出限为 0.263 8 μg/mL，t检验值表明手机APP法有系统误差。但与紫外分光光度计为检测器测定的结果相比较，结果基本一致。与高效液相色谱法[4]相比较，虽然灵敏度较低，但精密度和准确度相差不大，色谱法所用仪器昂贵，操作繁琐，使用不能普及，所以在相对要求较低的情况下，可以优先考虑智能手机APP法。

基于智能手机的便携式检测技术是多学科结合的结果，随着多种可联用的智能终端接口技术及APP软件的不断发展，将会极大地提高检测灵敏度。由于该方法所用光源为紫外手电，波长为365 nm，所以对该波长处有最大吸收的物质，比如芦丁等，也可以用此方法进行检测，其他物质可借助滤光片调节波长，综上所述，智能手机APP法是一种操作简单、速度快，成本低、可实现实时、在线定量检测的一种经济适用的方法。可以预见，基于智能手机的便携式检测技术将迎来前所未有的发展机遇，带来更广阔的应用前景。