二硫化钼荧光探针快速检测腌渍蔬菜中亚硝酸盐含量研究

发布时间：2020-06-20 03:57

【摘要】：腌渍蔬菜因其风味独特、口感良好,深受消费者喜爱,但在腌渍过程中,附着在蔬菜表面的微生物会把蔬菜中的硝酸盐还原为亚硝酸盐,导致腌渍菜中亚硝酸盐含量存在超标风险。由于亚硝酸盐对人体具有很强的毒性和潜在的致癌性,有必要对腌渍蔬菜中的亚硝酸盐含量进行快速检测。目前检测亚硝酸盐的方法有光度法、电化学法、色谱法、荧光光谱法等,其中荧光光谱法因快速简便、灵敏度高、检测限低而受到关注。采用荧光光谱法检测亚硝酸盐时,如何设计和制备选择性好、灵敏度高的荧光纳米探针是其中的关键。二硫化钼量子点(MoS_2 QDs),作为一种新型的类石墨烯结构纳米材料,由于其良好的物理、光学和生物特性,被广泛应用在生物成像、传感检测领域。本研究基于荧光光谱法,利用MoS_2 QDs分别结合中性红和金纳米簇发展了两种检测亚硝酸盐的新方法,并在此基础上,利用智能手机和微流控芯片实现了亚硝酸盐的荧光比色检测,主要研究内容如下:一、基于二硫化钼和中性红的荧光共振能量转移(FRET)体系检测亚硝酸盐。首先,采用超声剪切法制备得到二硫化钼量子点(MoS_2 QDs)。然后,利用透射电镜、拉曼光谱表征了MoS_2 QDs的形貌结构。通过荧光光谱测得,当激发波长为460 nm时,MoS_2 QDs在530 nm处具有最大荧光发射峰,当向MoS_2 QDs溶液引入中性红(NR)时,两者间产生FRET效应,使得MoS_2 QDs的荧光被猝灭。当向MoS_2 QDs-NR体系加入亚硝酸盐时,NR与亚硝酸盐反应生成重氮盐,阻断了FRET过程,引起MoS_2 QDs荧光恢复。基于此现象,本研究实现了亚硝酸盐在0.01-0.3 mg·L~(-1)范围内的高灵敏检测,根据检测限计算公式3?/S得到检测限为0.38 nM。最后,以腌渍蒜瓣作为检测对象,采用加标回收的方法验证了本研究的实用性,测得亚硝酸盐的回收率为94.0%-102.7%,表明所构建的MoS_2QDs-NR荧光体系可用于腌渍蒜瓣中亚硝酸盐的实际检测。二、基于二硫化钼量子点和金纳米簇的比率型荧光探针检测亚硝酸盐。首先,分别采用水热法和氯金酸还原法制备得到能发射蓝色和红色荧光的MoS_2 QDs和金纳米簇(AuNCs),并利用EDC/NHS试剂耦合得到MoS_2 QDs-AuNCs复合物。然后,利用透射电镜、X射线衍射光谱、傅里叶红外光谱、荧光光谱、紫外可见吸收光谱等手段对所制备的材料进行了表征,并详细分析了其检测机理。通过荧光光谱测得,当激发波长为365 nm时,MoS_2 QDs-AuNCs复合物在430 nm和615 nm处呈现双发射荧光特性,分别对应MoS_2 QDs和AuNCs的荧光峰。当向MoS_2 QDs-AuNCs体系中加入亚硝酸盐时,两者荧光强度的比值(I_(615)/I_(430))与亚硝酸盐在0.5-40 mg·L~(-1)浓度范围内具有良好的相关性(R~2=0.991),检测限为0.67 nM。最后,以腌渍白菜作为检测对象,采用加标回收的方式验证本研究的实用性,测得亚硝酸盐的回收率为92.5%-102.5%,表明所构建的方法可用于腌渍白菜中亚硝酸盐的实际检测。三、基于二硫化钼复合体系的微流控芯片荧光比色检测亚硝酸盐。本章在前两章的基础上,利用MoS_2 QDs-NR和MoS_2 QDs-AuNCs体系荧光颜色随亚硝酸盐浓度的变化,分别构建了以MoS_2 QDs-NR和MoS_2 QDs-AuNCs复合物为基底的微流控芯片,并利用自行组装的图像采集装置对相应荧光颜色进行采集。然后,基于Android手机和图像处理平台(OpenCV),通过对其荧光图像进行数据处理,实现了手机APP检测亚硝酸盐的功能。利用该方法分别实现了亚硝酸盐在0.01-0.3 mg·L~(-1)和1.0-20 mg·L~(-1)范围内的线性检测。最后,本研究利用该方法和国标规定的格里斯试剂法分别测定了六种常见腌渍蔬菜中亚硝酸盐的含量,得到亚硝酸盐含量由高到低依次为:腌萝卜腌榨菜酱黄瓜酸白菜腌蒜瓣酱豆豉。同时,相比国标法,本研究开发的荧光比色法所测定亚硝酸盐的误差率为2.06%-16.67%,表明本方法可用于腌渍蔬菜中亚硝酸盐含量的实际检测。本研究利用MoS_2 QDs复合荧光体系实现了腌渍蔬菜中亚硝酸盐的快速检测,并利用图像处理技术和微流控芯片实现了亚硝酸盐的可视化,研究成果为腌渍蔬菜中亚硝酸盐含量实时、快速检测提供了新的技术支持。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O657.3;TS255.7
【图文】：

示意图,里斯,分析基,示意图

江苏大学硕士学位论文-可见分光光度法盐酸萘乙二胺法：图 1.1 显示了该方法的实验原理。如图所件下，能使对氨基苯硫磺酸重氮化，再通过与盐酸萘乙二物，利用分光光度法即可对亚硝酸盐进行比色检测。此法016[16]规定方法，检测成本较低，但该方法检测步骤冗杂，者们纷纷在该方法的基础上进行改进。如邵明华[17]基于该实验结果显示改进后的方法和采取国标方法检测结果一致检测工作强度。G.F.Wang 等人[18]在盐酸介质中先利用磺二胺与 1-萘酚-4-磺酸钠进行重氮化偶合反应，然后用镉-为亚硝酸盐，进而实现了水和水果样品中硝酸盐和亚硝酸

示意图,电化学检测,亚硝酸盐,示意图

通过将化学信号转化成电信号，从而实现待测物检测的一种方法。目前亚硝酸盐检测的电化学法，根据响应机理和转化电信号的参数不同，可分为型、电流型和电导性三种。自 19 世纪初至今，科研工作者对大量的电极材行了探索，发现亚硝酸盐在铂[24]、金[25]、玻碳[26]和氧化石墨烯[27]等电极有电活性。但裸电极易受环境污染，通常要对其表面进行改性。如 R.M.Ameed[28]等人基于石墨烯电极负载 Cu@Pt 纳米粒子实现了亚硝酸盐在1μM 范围内的灵敏检测。Fei Pan[29]等人通过金纳米粒子和 L-半胱氨酸功能化墨烯制备了 AuNPs/GO-SH 复合物，利用该复合物实现了亚硝酸盐在 5-1 的线性检测，检测限达到 0.25μM，该方法检测示意图如图 1.2 所示。上述表明电化学法可用于亚硝酸盐的灵敏分析，且检测装置具有成本低、便于携优点，但该方法稳定性和重现性较差，易受复杂样本和检测环境的干扰，需一步改善检测性能。

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