一种葡萄酒中金属离子的快速检测方法技术

本发明专利技术涉及一种葡萄酒中金属离子的快速检测方法，包括以下步骤：(1)通过席夫碱反应制备席夫碱金属离子探针；(2)通过晶种生长法合成金纳米棒(Au)；(3)金属离子与席夫碱进行络合反应，形成席夫碱金属络合物；(4)利用便携式拉曼光谱仪、紫外分光光度计、荧光分光光度计进行检测生成的络合物，从而对酒产品中所含Cu

A Rapid Method for the Detection of Metal Ions in Wine

The present invention relates to a rapid detection method of metal ions in wine, which includes the following steps: (1) preparing metal ion probes of Schiff base by reaction of Schiff base; (2) synthesizing gold nanorods (Au) by seed growth; (3) complexing metal ions with Schiff base to form metal complex of Schiff base; (4) using portable Raman spectrometer, ultraviolet spectrophotometer and fluorescence fraction. Spectrophotometer is used to detect the complex formed, so as to determine the content of copper in wine products.

【技术实现步骤摘要】
一种葡萄酒中金属离子的快速检测方法
本专利技术涉及一种检测方法，尤其是涉及一种葡萄酒中金属离子的快速检测方法。
技术介绍
葡萄酒是一种越来越受大众认可的饮料，具有很高的营养价值和保健用。葡萄酒中含有糖类、果胶质、粘液质和各种有机酸，无机物质，微量元素及几十种氨基酸和多种维生素。在微量金属元素中，铜元素是比较活跃的微量元素之一。铜的来源一般包括使用含铜的葡萄园喷雾而被带入酒中，或者葡萄因沾了泥土或灰尘而带入铜离子，还有在生产过程中，接触的酿酒工具可能带有铜。除了铜元素之外，还有锌元素。对于锌元素来说，植物从地面吸收微量锌、使用含锌的杀虫剂，酿酒过程中葡萄酒的处理，老化过程中使用含锌的容器，这些都是葡萄酒中锌离子的来源。少量的微量元素对人体是有益处。例如人体内多种酶的重要成分之一铜，对神经系统和骨骼的发育是必需的。锌是200多种含锌酶的组成成分，是酶的激活剂。但是当它们过量就会对人体的健康造成严重的影响，严重时会使人体内的蛋白质凝固。因此，为了保证人们饮用葡萄酒的安全和健康，运用有效的分析方法来测定葡萄酒中的微量元素含量的需求越来越迫切，以便更快速和灵敏地鉴定并量化葡萄酒中的Cu2+、Zn2+离子，并完成在葡萄酒生产储存过程中的离子浓度的监控。表面增强拉曼散射(SERS)是指当一些分子被吸附到某些粗糙金属(Au、Ag、Cu等)表面时，它们的拉曼散射强度会增加104～106倍。由于SERS技术快速灵敏的特点，广泛用于食品安全、生物检测等方面。金纳米棒修饰还原石墨烯可作为表面增强拉曼基底材料。多年来，对于葡萄酒中Cu2+、Zn2+的检测，大多采用原子吸收光谱法、紫外可见吸收光谱法、比色法、滴定分析法和电感耦合质谱法等。原子吸收光谱法具有操作复杂和分析灵敏度低等特点，不适用于多种元素的同时分析检测；紫外可见吸收光谱法具有特异性差和抗干扰弱等特点，不适用于复杂样品中微量元素的分析；电感耦合质谱法的设备费用和操作费用较高，不适宜于样品的现场快速检测。而用表面增强拉曼散射、紫外吸收法和荧光光谱法同时分析检测Cu2+、Zn2+的方法却鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种葡萄酒中金属离子的快速检测方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种葡萄酒中金属离子的快速检测方法，具体步骤如下：(1)冷凝回流法合成席夫碱探针：室温下，用乙醇作为溶剂，将羟基苯甲酸和1,1’-联萘-2,2’-二胺稀释，采用冷凝回流法，得到席夫碱探针；(2)制备金纳米种子溶液：将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液和氯金酸水溶液混合均匀后，快速加入NaBH4溶液，搅拌静置后得到金纳米种子溶液，此时金浓度为0.25mmol/L；(3)制备金纳米棒：室温下，将十六烷基三甲基溴化铵水溶液与氯金酸水溶液混合后，加入AgNO3和盐酸充分搅拌，加入还原剂，溶液由深黄色变为无色，再加入步骤(2)制备得到的金纳米种子溶液，搅拌静置后，离心、洗涤三次，除去多余的十六烷基三甲基溴化铵，得到金纳米棒；(4)冷凝回流法进行络合反应：取葡萄酒样品与席夫碱探针，冷凝回流，得到席夫碱金属络合物；(5)荧光法检测葡萄酒中的Cu2+和Zn2+：将席夫碱金属络合物稀释后，使用荧光分光光度计测量，获得荧光光谱，对照席夫碱金属离子浓度的荧光标准图谱，得出待测酒样中的Cu2+和Zn2+浓度，完成定量检测；(6)紫外法检测葡萄酒中的Cu2+和Zn2+：将席夫碱金属络合物稀释后，使用紫外分光光度计测量，获得紫外图谱，对照席夫碱金属离子浓度的紫外标准图谱，得出待测酒样中的Cu2+和Zn2+浓度，完成定量检测；(7)表面增强拉曼散射检测葡萄酒中的Cu2+和Zn2+：将席夫碱金属络合物与L-半胱氨酸连接，再与步骤(3)中制备得到的金纳米棒相连，加入氯化钠溶液，采用拉曼光谱仪进行检测，获得样品的拉曼图谱，与标准品的图谱对照从而实现定性定量检测。优选的，步骤(1)中：稀释后的浓度为10-3M，冷凝回流的工艺条件为80℃冷凝回流6h。优选的，步骤(2)中：十六烷基三甲基溴化铵水溶液的浓度为0.1M，氯金酸水溶液的浓度为0.01M，NaBH4溶液的浓度为0.01M，搅拌时间为3min，静置时间为2h。优选的，步骤(3)中：十六烷基三甲基溴化铵水溶液的浓度为0.1M，氯金酸水溶液的浓度为0.01M，AgNO3的浓度为0.01M，盐酸的浓度为1M。优选的，步骤(3)中：还原剂为抗坏血酸，浓度为0.1M。优选的，步骤(3)中：十六烷基三甲基溴化铵水溶液、氯金酸水溶液、硝酸银溶液、盐酸、还原剂和金纳米种子溶液的体积比为10mL:0.5mL:0.1mL:0.2mL:80μL:12μL。优选的，步骤(3)中：离心的工艺条件为8000rpm离心5min。优选的，步骤(4)中：冷凝回流的工艺条件为95℃下冷凝回流1h。优选的，步骤(5)中：席夫碱金属络合物稀释20倍，荧光分光光度计的激发波长为350mm。优选的，步骤(6)中：席夫碱金属络合物稀释40倍，测量前用乙醇溶液将紫外分光光度计调零。优选的，步骤(7)中：拉曼光谱仪的激发波长为785nm，积分时间为5s。金纳米棒修饰还原石墨烯可作为表面增强拉曼基底材料。石墨烯是一种新型的二维碳纳米材料，其碳原子之间的杂化方式为sp2杂化。石墨烯具有较高的表面积和较强的导电性，它的高孔结构有利于吸附Cu2+和Zn2+。此外，石墨烯可以钝化金纳米棒表面，保证SERS衬底的化学稳定性。因此，石墨烯在电学、光学、生物传感方面也具有广阔的应用前景。席夫碱与席夫碱金属络合物对拉曼信号有不同的响应，因此，SERS技术可以实现葡萄酒中Cu2+、Zn2+的现场快速检测，且其具有分析速度快、检测灵敏度高和选择性好等特点，可进一步应用于环境等方面的分析检测。席夫碱是指由含有活泼羰基和氨基的两类物质通过缩水形成的含亚氨基或烷亚氨基的一类有机化合物，它在一定条件下可以与大部分金属元素形成稳定性不一的金属配合物。将席夫碱作为探针，与葡萄酒中的金属离子络合，形成席夫碱金属络合物。此络合物与L-半胱氨酸相连形成酰胺键，同时引入巯基，巯基与金纳米棒形成金硫键。至此，席夫碱金属络合物完成了与金纳米棒的连接。随着金属离子浓度的增加，紫外、荧光、SERS会产生规律性变化，据此进行定性定量检测。SERS是指某些金属的粗糙表面吸附有分子时，其拉曼散射信号强度会显著增加的现象，金纳米棒表面粗糙，表面分子吸附数量增多，在实验中起到了增强拉曼散射信号的作用。在各种检测技术中，荧光检测技术具有高灵敏度且易于制造，但是对金属离子的选择性较低，因此不适用于现场检测；紫外可见吸收光谱法具有简单、快速、灵敏度高的优点，但是特异性差和抗干扰弱，不适用于复杂样品中微量元素的分析；SERS可以提供分析物的指纹特征，将微弱的拉曼信号提高104-106倍，但是只有对SERS底物具有较强亲和力的目标分析物才能产生较强的拉曼信号，而且，SERS基底不稳定所以不适合定量分析。考虑到这些分析技术的独特优点和缺点，建立一个多传感方法，使它们可以同时提供一种以上的输出信号，不仅可以拓展分析方法的应用范围，还可以提高检测结果准确度和可靠性，降低分析结果的假阳性或假阴性。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种葡萄酒中金属离子的快速检测方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)冷凝回流法合成席夫碱探针：用乙醇作为溶剂，将羟基苯甲酸和1,1’‑联萘‑2,2’‑二胺稀释，采用冷凝回流法，得到席夫碱探针；(2)制备金纳米种子溶液：将十六烷基三甲基溴化铵和氯金酸水溶液混合均匀后，快速加入NaBH4溶液，搅拌静置后得到金纳米种子溶液；(3)制备金纳米棒：将十六烷基三甲基溴化铵水溶液与氯金酸水溶液混合后，加入AgNO3和盐酸充分搅拌，加入还原剂待溶液变为无色，再加入步骤(2)制备得到的金纳米种子溶液，搅拌静置后，离心洗涤，得到金纳米棒；(4)冷凝回流法进行络合反应：取葡萄酒样品与席夫碱探针，冷凝回流，得到席夫碱金属络合物；(5)荧光法检测葡萄酒中的Cu

【技术特征摘要】
1.一种葡萄酒中金属离子的快速检测方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)冷凝回流法合成席夫碱探针：用乙醇作为溶剂，将羟基苯甲酸和1,1’-联萘-2,2’-二胺稀释，采用冷凝回流法，得到席夫碱探针；(2)制备金纳米种子溶液：将十六烷基三甲基溴化铵和氯金酸水溶液混合均匀后，快速加入NaBH4溶液，搅拌静置后得到金纳米种子溶液；(3)制备金纳米棒：将十六烷基三甲基溴化铵水溶液与氯金酸水溶液混合后，加入AgNO3和盐酸充分搅拌，加入还原剂待溶液变为无色，再加入步骤(2)制备得到的金纳米种子溶液，搅拌静置后，离心洗涤，得到金纳米棒；(4)冷凝回流法进行络合反应：取葡萄酒样品与席夫碱探针，冷凝回流，得到席夫碱金属络合物；(5)荧光法检测葡萄酒中的Cu2+和Zn2+：将席夫碱金属络合物稀释后，使用荧光分光光度计测量，获得荧光光谱，对照席夫碱金属离子浓度的荧光标准图谱，得出待测酒样中的Cu2+和Zn2+浓度，完成定量检测；(6)紫外法检测葡萄酒中的Cu2+和Zn2+：将席夫碱金属络合物稀释后，使用紫外分光光度计测量，获得紫外图谱，对照席夫碱金属离子浓度的紫外标准图谱，得出待测酒样中的Cu2+和Zn2+浓度，完成定量检测；(7)表面增强拉曼散射检测葡萄酒中的Cu2+和Zn2+：将席夫碱金属络合物与L-半胱氨酸连接，再与步骤(3)中制备得到的金纳米棒相连，加入氯化钠溶液，采用拉曼光谱仪进行检测，获得样品的拉曼图谱，与标准品的图谱对照从而实现定性定量检测。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，郑思倾，彭晓雅，邓维，徐虎，王宇红，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31