功能化纳米金或银应用于食品危害物三聚氰胺和硫氰酸盐的检测

发布时间：2020-01-27 17:24

【摘要】：贵金属纳米材料(尤指金和银纳米)因其特殊的光学、催化、电学等性质被广泛应用于材料、生物、医学中。由于功能化贵金属纳米材料具有特殊的选择性,可将其运用于目标分子的识别中。本文设计了不同功能化纳米材料分别用于三聚氰胺分子和硫氰酸根离子的特异性识别,建立了三聚氰胺分子和硫氰酸根离子的定量分析方法。本文主要从以下四个方面进行介绍:第一章为文献综述,阐述了贵金属纳米材料的概念及其特殊性质,以及近5年来基于功能化的纳米金或银检测三聚氰胺以及硫氰酸根离子的方法。第二章为实验章节,主要介绍了变色酸修饰的银纳米(CTA-AgNPs)、对氨基苯磺酸修饰的金银纳米(SAA-AgNPs、SAA-AuNPs)的合成方法,并对上述功能化的纳米微粒进行了结构表征。第三章利用功能化的纳米金或银实现了三聚氰胺的可视化分析,具体研究内容主要包括以下三个方面:(1)CTA功能化的纳米银对三聚氰胺的快速灵敏检测。实验以CTA为修饰功能团,利用硼氢化钠还原法制得粒径为7 nm左右、分散性良好的球形CTA-AgNPs探针。三聚氰胺分子与CTA-AgNPs表面的磺酸基通过氢键作用促使银纳米粒子发生聚集,并伴随着溶液颜色由亮黄色变为橙色甚至红色,实现了可视化检测,肉眼可观察到的最低量为1.0μM,利用紫外光谱进行低浓度定量分析,检测限为36 nM。此外,该方法成功的运用到了实际牛奶样品中三聚氰胺的检测,平均回收率为99%。(2)SAA功能化的纳米银应用于三聚氰胺的快速灵敏检测。实验以SAA为功能团,根据硼氢化钠还原法合成粒径为6.7 nm左右、分散性良好的SAA-AgNPs探针。与此同时,通过透射电镜、红外光谱以及紫外光谱对其进行了表征。SAA作为识别功能团与三聚氰胺通过氢键作用使得AgNPs发生聚集,通过颜色变化和紫外吸收光谱变化分别实现了三聚氰胺的定性和定量分析,检测限为10.6 nM。该方法对牛奶中常见的金属离子、糖类、氨基酸具有较好的抗干扰能力,能够成功的运用于实际牛奶样品的检测。(3)SAA功能化的纳米金应用于三聚氰胺的快速灵敏检测。实验通过柠檬酸钠还原法制备不同粒径的AuNPs,以SAA为功能团,探讨了不同粒径的AuNPs、SAA的类似物等对三聚氰胺选择性识别的影响,并通过透射电镜、红外光谱以及紫外光谱对其进行了表征。通过颜色变化和紫外吸收光谱变化分别实现了三聚氰胺的定性和定量分析,三聚氰胺浓度在1.2-2.2μM范围内的理论检测限为1.2 nM。该方法具有很好的选择性和较高的抗干扰能力,能够成功的运用于实际牛奶样品、血清样品、尿液样品的分析检测中,实验加标回收率在98%-109%范围内。第四章介绍了两种基于金纳米的硫氰酸根离子检测方法。具体研究内容主要包括两个方面:(1)基于SCN?抑制CTAB诱导金纳米聚集比色法检测SCN?。实验通过利用SCN-抑制金纳米聚集设计了一种快速、简单、灵敏的检测SCN-方法。表面活性剂CTAB作为聚集剂能够使得AuNPs发生明显的聚集,同时颜色由红变蓝。AuNPs的聚集程度随着SCN?浓度的提高而逐渐降低,AuNPs由蓝色逐渐变为红色。肉眼可观察到的最低SCN?量为0.1μM,利用紫外光谱进行低浓度定量分析,SCN?浓度范围在0.1-1.5μM范围内的理论检测限为6.5 nM。该方法成功应用于牛奶样品中SCN?的检测,平均回收率在91%-108%范围内。(2)基于荧光共振能量转移超灵敏检测痕量SCN?。AuNPs作为受体,荧光素作为荧光供体,由于荧光素可以通过共价键吸附在AuNPs表面,构成FRET体系,使得体系荧光发生猝灭。当溶液中存在被分析物SCN-时,SCN-通过竞争结合到AuNPs的表面,荧光素脱离AuNPs表面,使得FRET体系被破坏,荧光恢复。从而建立了一种基于硫氰酸根离子浓度变化和荧光强度恢复率[(IF-I0)/I0]的荧光检测法,该方法的检测限低达0.09 nM。
【图文】：

三聚氰胺,内插,粒径分布,红外光谱图

第 2 章实验部分 1）在 SAA-AgNPs 探针中消失不见了；另外，，SAA 的一级胺的 N H 健在 1640 1560 cm 1和 900-650 cm 1处的弯曲和摇摆振动特征峰在 SAA-AgNPs 中依然存在。实验结果证明 SAA 通过磺酸基成功的修饰到银纳米表面。如图 2.2（B）所示，透射电镜 TEM 用于表征 SAA-AgNPs 颗粒的形貌和粒径，平均粒径为 6.7nm，相对标准偏差为 14%。

三聚氰胺,内插,粒径分布,红外光谱图

SAA 修饰的 AuNPs 详细过程如下：取 4.5 μL SAA 溶液加入到 3 mL AuNPs（10 nM）溶液中，SAA 与 AuNPs 溶液浓度比值为 150:1，孵化过程在室温下放置 2h 完成。苯磺酸的衍生物（二苯胺磺酸钠, 4-羟基苯磺酸，4-甲基苯磺酸）修饰 AuNPs 的合成步骤同 SAA 修饰 AuNPs。制备好的 AuNPs 可在 4°C 下保存 10天不发生变化。通过傅里叶红外光谱以及透射电镜对制备好的 SAA-AuNPs 进行表征。通过 FTIR 光谱证明 SAA 是否被成功的修饰到 AuNPs 表面（见图 2.3）。对比 SAA（曲线 b），SAA-AuNPs（曲线 a）在 1249 1108 cm 1处的 S=O 振动吸收峰消失，在 1042 cm 1处的峰强度明显减弱。此外，在 1650 1550 cm 1和 900 750cm 1波长范围内的初级芳香胺的 N-H 弯曲振动和摇摆振动的特征峰在曲线 a 和b 中都存在，这表明 SAA 分子通过磺酸基修饰到 AuNPs 表面，胺基则留在 AuNPs表面，证明成功的合成了 SAA-AuNPs。由 TEM 图可以看出 SAA-AuNPs 呈球形且分散均匀，平均粒径为 13.1 nm（图 2.3（B）），当向溶液中加入 1.3 μM 的三聚氰胺后，SAA-AuNPs 迅速发生聚集（图片 b）。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;TS207.3

【共引文献】