关键词:
碳点
荧光检测
比色检测
多模式传感
食品分析
摘要:
食品安全已成为全球关注的一个主要问题,为了确保食品安全和人类健康,迫切需要开发检测食品中有效成分,营养成分和有害物质的方法。与传统的分析方法相比,基于纳米材料的光谱分析技术具有简单易行、灵敏度高、操作方便、成本低、设备要求简单等优势。作为一种新型光致发光纳米材料,碳点(CDs)具有易制备、生物相容性好、易功能化等优点,在食品检测领域具有巨大潜力。因此,本论文以检测食品中成分为主要研究方向,基于CDs的光致发光性质以及催化性质建立了传感体系,将其应用于食品中营养成分桑色素,有效成分白酒中乙醇含量以及有害物质乙醛的灵敏检测,并详细探讨了其检测机理。本论文主要由以下五章组成:第一章,简单介绍了CDs的分类,以及CDs的制备方法,性质,常用的食品分析方法以及CDs在食品检测方面的应用。在此基础上,提出了本文的主要研究内容及研究意义。第二章,基于CDs与聚乙烯亚胺(PEI)所形成的复合物,构筑了一种用于比色和比率荧光双模式检测桑色素的方法。该研究采用水热法以苹果酸和酪氨酸作为原料成功制备了CDs,PEI的加入可以使CDs的荧光强度增强8倍并且发射峰红移至445 nm。当加入待测物桑色素时,桑色素可以和PEI相互作用,导致CDs-PEI复合物的蓝色发射(445 nm)被猝灭并同时产生黄色发射(560 nm),实现了用比率荧光方法对桑色素的检测,其线性范围为2.0-32μM,检测限(LOD)是45 n M。同时,在日光下,桑色素的加入会导致CDs-PEI复合物的颜色从无色变为黄色,为用比色法检测桑色素奠定了基础,通过比色法测得的桑色素的线性范围为2.0-100μM,LOD是69 n M。该双响应方法被成功用于血清中桑色素的测定,说明该方法具有实际应用的潜力。最后,基于溶液颜色的变化,开发了一种基于智能手机平台实时可视化检测桑色素的方法。第三章,基于红光CDs开发了一种用于快速检测白酒酒精度数的方法。该研究以对苯二胺(PPD)作为碳源、柠檬酸作为还原剂成功制备了发红光的CDs,并将其应用于检测白酒的酒精度。当乙醇-水溶液中乙醇的浓度范围在20-80 vol%时,PPD-CDs的荧光强度和乙醇浓度有较好的线性响应,说明其具有在实际体系中检测乙醇浓度的潜力。然而,当将PPD-CDs应用于检测白酒的酒精度时,其在两个体系中的荧光强度却出现了较大的偏差。考察了白酒中大部分添加剂对该体系的影响后,发现只需对白酒的p H值进行简单的校正,PPD-CDs便可用于准确检测白酒的酒精度。更重要的是,PPD-CDs的红光发射可以避免白酒中特定成分荧光的干扰,因此PPD-CDs可用于检测不同香型白酒的酒精度,同时它还可以进一步用于乙醇浓度的在线检测。该方法不仅可以用于不同香型白酒酒精度的检测,还为检测其它酒精饮料的酒精度奠定了基础。第四章,成功制备了一种新型掺氟碳点(d F-CDs),它在酸性条件下发光稳定且具有光敏氧化酶性质。在365 nm波长的照射下,d F-CDs产生的活性氧(ROS)可将邻苯二胺(OPD)氧化成2,3-二氨基酚嗪(DAP)。然而,乙醛的加入可有效抑制上述过程,从而构建了一种检测乙醛的双响应方法。更重要的是,该双响应方法可检测不同香型白酒中的乙醛含量,并取得了令人满意的结果。本研究所开发的方法不仅为检测白酒中的乙醛含量提供了一个多模式传感平台,同时还扩展了CDs在食品领域的应用。第五章,我们对本论文的研究工作进行了系统的总结,并对CDs在食品领域的后续发展进行了展望。