分子光谱法对食品环境中手性添加剂的分析研究

发布时间：2018-10-17 22:04

【摘要】：手性是自然界的基本属性。在食品环境中,手性添加剂可能来源于天然产物,或者来自人工合成。它于环境和人类生活而言是一把锋利的双刃剑。手性食品添加剂的使用可以改善食品的外观形态,提高食品的质量和档次,以满足不同人群的需求,丰富人类生活以及自然环境。但是在食品的生产和加工过程中,如果使用食品添加剂超量或者违规使用化学添加剂,这不仅会影响食品的质量与安全,甚至危害人体健康;也有可能造成环境污染。同时,手性添加剂对映体的存在使食品环境变得更加错综复杂,可能会产生更大的潜在危害。因此,分析研究食品环境中的手性添加剂是极其重要且迫切的。本论文以肉碱(营养添加剂),阿斯巴甜(甜味剂),D-异抗坏血酸和酒石酸(抗氧化剂)四种手性食品添加剂为研究对象,以金纳米粒子(AuNPs),染料(罗丹明B)以及美拉德反应产物为光探针,研究了分子光谱法(荧光光谱法,共振瑞利散射光谱法或者紫外-可见吸收光谱法)对肉碱对映体的手性识别,对阿斯巴甜的手性分析,对D-异抗坏血酸以及酒石酸的同时测定。本论文还探究了各实验体系的光谱特征变化、优化了反应条件,分别建立了分子光谱法对手性食品添加剂的分析研究,并实现了不经分离而同时测定。同时,本论文也探讨了各个体系的反应机理以及光谱信号变化的原因,并能将建立的方法成功运用到实际样品中手性食品添加剂的测定。本毕业论文是以两项国家自然科学基金——"共振瑞利散射光谱法对有机对映体的手性识别研究"(No.21175015)和"羟基氨基喹啉衍生物手性光散射探针试剂的制备及其手性识别"(No.21475014)为背景,并在其资助下完成。论文的主要研究内容如下:1.基于Cu2+功能化的金纳米的共振瑞利散射方法选择性手性识别肉碱对映体不分离手性对映体而进行同时测定的实验方案是极其创新和有趣的。因此,我们提出了一种用于手性识别的方法。基于共振瑞利散射(RRS)光谱技术,Cu2+功能化的金纳米(AuNPs)作为一种传感器识别肉碱对映体。金纳米,Cu2+以及肉碱的RRS强度均非常弱。但在Cu2+的存在下,金纳米的RRS显著增强。更有趣的是,肉碱能够降低Cu2+-AuNPs体系的RRS强度,并且两对映体呈现出不同的影响能力。在最优的实验条件下,本实验能够获得好的线性关系,高的相关系数和低的检出限。尤其是这种方案不需要复杂的手性修饰。此外,该方法能用于左旋肉碱茶多酚胶囊样品中肉碱对映体混合物的手性识别以及对映体过量的检测。更重要的是,RRS方法的选择性本身很低,但是本实验可以运用RRS方法实现选择性分析。所以这是一项极其具有创新性的工作。2.罗丹明B作为共振瑞利散射探针手性识别肉碱对映体本实验提出了一种新颖且简单的方法同时测定手性肉碱对映体。当罗丹明B与D-肉碱和L-肉碱反应之后,一个新的RRS特征峰出现。通过荧光偏振实验,罗丹明B与肉碱体系中的共振散射光可以被证明是由两部分光组成,即共振荧光和散射光。在加入D-肉碱或L-肉碱之后,罗丹明B的RRS强度增强。但是L-肉碱能使罗丹明B的RRS强度增强更多。根据RRS信号的不同,我们可以建立一个实验方案选择性且同时检测肉碱对映体。实验能够得到良好的线性关系和较高的相关系数。通过计算,D-肉碱和L-肉碱的检出限分别为为0.086 μg·mL-1和0.042μg·mL-1。与其它方法相比,这个方法具有低消耗,灵敏,高对映选择性,简便和材料实用等优点。3.Cu2+配位的荧光,共振瑞利散射或比色探针快速检测阿斯巴甜一种很容易合成的水溶性的探针(GLA)是由葡萄糖和L-精氨酸通过美拉德反应制备而成。它具有极好的稳定性。在Cu2+的存在下,GLA可以同时作为荧光探针,RRS探针以及比色传感器快速检测阿斯巴甜。首先,由于GLA和Cu2+之间的金属螯合作用,Cu2+能够猝灭GLA的蓝色荧光,同时一个新的RRS特征峰会出现,并伴随着溶液颜色从淡黄色变成浅绿色。当阿斯巴甜加入之后,GLA被猝灭的荧光得到恢复,GLA-Cu2+体系的RRS强度将会降低,溶液颜色从浅绿色变成蓝色。因此,在Cu2+的存在下,GLA可以作为一种荧光,RRS或者裸眼识别的传感器检测阿斯巴甜,并得到好的选择性和高的灵敏度。此外,该传感可以成功地应用于实际水样中Cu2+和阿斯巴甜的检测并得到满意的结果。4.潜在的"Turn-off-on"荧光开关同时检测D-异抗坏血酸和酒石酸一种新的水溶性荧光探针(GLA)通过美拉德反应制备而成,具有低消耗,操作简便,合成容易等特点。这个探针可以作为"OFF-ON"荧光传感同时检测D-异抗坏血酸和酒石酸。在本项工作中,高锰酸钾(KMnO4)被加入到GLA溶液中,它能够有效地猝灭GLA的蓝色荧光,这是由于高锰酸钾具有强氧化性。此时荧光达到一种"OFF"状态。当D-异抗坏血酸或酒石酸加入到GLA-KMnO4体系之后,GLA的荧光恢复,这是因为D-异抗坏血酸或酒石酸具有还原特性。此时荧光达到一种"ON"状态。然而还原物质的不同导致荧光的恢复率不同。对于D-异抗坏血酸来说,荧光能够恢复到83%。而酒石酸却只能达到68%。根据比较两个体系的荧光恢复率和光谱信号的响应时间,可以直接反应出D-异抗坏血酸和酒石酸的还原能力。且在最优的实验条件下,荧光的相对恢复强度分别与D-异抗坏血酸和酒石酸的浓度成正比。检出限计算为5.9 μM(D-异抗坏血酸)和21.5 μ(酒石酸)。此外,本工作提出的方法能应用于自来水样品中D-异抗坏血酸和酒石酸的同时检测并得到满意的结果。因此,GLA能够作为荧光开关同时检测D-异抗坏血酸和酒石酸。
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【学位授予单位】：重庆三峡学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.3;TS207.3

【参考文献】