基于金纳米团簇荧光特性的多聚磷酸盐检测新方法技术

本发明专利技术基于金纳米团簇荧光特性的多聚磷酸盐检测新方法，提供以牛血清蛋白(BSA)为模板，采用化学还原方法合成直径为2nm的牛血清蛋白‑金纳米团簇(BSA‑AuNCs)，能在波长范围为200nm‑800nm紫外光的扫描下发出红色的荧光。当Cu2+与BSA链中的甘氨酸螯合生成BSA‑AuNCs‑Cu2+时，荧光会猝灭；当加入多聚磷酸根(PPy)时，PPy将与Cu2+螯合使Cu2+从BSA‑AuNCs‑Cu2+表面脱离出来，形成BSA‑AuNCs，荧光恢复。基于这样的原理，本发明专利技术设计出BSA‑AuNCs‑Cu2+荧光传感器，对多聚磷酸盐含量进行检测。这个荧光传感器具有无污染、简单、快速、高选择性的特点，线性范围为10‑100nM，检出限为10nM。结果表明，PPy浓度越大，相应的，系统的荧光恢复得更多，且PPy的浓度与系统的荧光恢复率呈现良好的线性关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以牛血清蛋白(BSA)为模板，采用化学还原方法合成直径为2nm的牛血清蛋白-金纳米团簇(BSA-AuNCs)，并由BSA-AuNCs合成得到BSA-AuNCs-Cu2+荧光传感器，以及利用该BSA-AuNCs-Cu2+荧光传感器对多聚磷酸盐含量进行检测的方法。
技术介绍
多聚磷酸盐作为保水剂和品质改良剂，被广泛应用于水产品的保存和运输过程中，起到保持水分、减少液滴流失、改善口感的作用，同时还可以调节pH值、乳化、缓冲、螯合金属离子等。然而，在水产品加工过程中过多地使用多聚磷酸盐，不仅危害了消费者的权益，更是对广大消费者的健康造成影响。摄入过量的多聚磷酸盐，会促进血液凝结，其降解产物磷酸盐也可能增大摄入者心脑血管疾病发生的可能性；多磷酸盐的过量残留，也会影响人体中钙、铁、铜、锌等必需元素的吸收平衡，体内的多聚磷酸盐不断累积会导致机体钙磷的失衡，影响钙的吸收，容易导致骨质疏松症。随着我国加入世界贸易组织，水产品的出口需求量日益增多，很多国内出口企业为提高出成率、保持水产品品质、提高经济效益而出现了在水产品中过量添加多聚磷酸盐的情况，超出欧盟以及国际食品法典(CODEX)规定最大限量，被频频通报多聚磷酸盐超标，因而形成贸易壁垒，严重影响我国出口企业的经济利益。食品法典(CODEX)允许多聚磷酸盐在冷冻水产制品(鱼片、虾等)和终产品中最大浓度为1％，而欧盟法规允许最大用量为5g/kg，巴西和加拿大等国食品局规定在不同最终产品中最大浓度为0.1％或0.5％。因此，检测水产品中的多聚磷酸盐含量，显得十分重要。目前对于多聚磷酸盐的检测方法主要有薄层层析色谱法、高效毛细管电泳法、离子色谱法及核磁共振法等，其中薄层层析色谱法操作方便、设备简单、显色容易，同时展开速率快，但灵敏度低，不能准确定量且繁琐耗时，不能满足现代检测需求；高效毛细管电泳法及核磁共振法均因操作过程繁琐、对检测人员要求较高以及食品基体较复杂等原因，不能广泛地应用到食品分析当中；离子色谱法是常见的检测水产品中多聚磷酸盐含量的方法，具有分析效率高、速度快，检测灵敏度高的优点，但定性能力较差。近年来，纳米技术发展迅速。荧光金纳米团簇(gold nanocluster，Au NCs)所展现出的尺寸小、水溶性好、低毒性、表面易于修饰、荧光稳定性强等优点，使其为生物分析及医学诊断研究提供了新的标记手段，开辟了新的应用领域。利用金纳米团簇的荧光猝灭原理设计的荧光探针能特异性地检测环境中的化学和生物制剂等。2009年，Xie等利用牛血清蛋白BSA作为模板合成了具有红色荧光的BSA-AuNCs，加入Cu2+可以使BSA-AuNCs的荧光淬灭，而加入金属螯合剂则可使荧光恢复。由此推测，加入金属螯合剂多聚磷酸钠PPy能使BSA-AuNCs-Cu2+的荧光恢复。本专利技术以BSA为模板，采用化学还原的方法制备直径2nm的荧光生物传感器BSA-AuNCs，通过确定最优检测，探索BSA-AuNCs-Cu2+对PPy的检测机制。
技术实现思路
本专利技术以牛血清蛋白(BSA)为模板，采用化学还原方法合成直径为2nm的牛血清蛋白-金纳米团簇(BSA-AuNCs)，能在波长范围为200nm-800nm紫外光的扫描下发出红色的荧光。当Cu2+与BSA链中的甘氨酸螯合生成BSA-AuNCs-Cu2+时，荧光会猝灭；当加入多聚磷酸根(PPy)时，PPy将与Cu2+螯合使Cu2+从BSA-AuNCs-Cu2+表面脱离出来，形成BSA-AuNCs，荧光恢复。基于这样的原理，专利技术者设计出BSA-AuNCs-Cu2+荧光传感器，对多聚磷酸盐含量进行检测。这个荧光传感器具有无污染、简单、快速、高选择性的特点，线性范围为10-100nM，检出限为10nM。实验结果表明，PPy浓度越大，相应的，系统的荧光恢复得更多，且PPy的浓度与系统的荧光恢复率呈现良好的线性关系。一方面，本专利技术涉及一种以牛血清蛋白(BSA)为模板，采用化学还原方法合成直径为2nm的牛血清蛋白-金纳米团簇(BSA-AuNCs)。另一方面，本专利技术涉及该牛血清蛋白-金纳米团簇(BSA-AuNCs)的制备方法，所述方法包括在37℃下将HAuCl4溶液加入到BSA溶液中，剧烈搅拌后，加入NaOH溶液调节pH值至12，将该混合液在37℃下水浴12h。更具体地，HAuCl4溶液的浓度为1.0M，BSA溶液的浓度为50mg/mL，NaOH溶液的浓度为1.0M。另一方面，本专利技术涉及BSA-AuNCs-Cu2+荧光传感器，其包含BSA-AuNCs溶液、pH为6的NaAc-HAc缓冲液、Cu2+溶液。具体地，所述Cu2+溶液的浓度为10μM。另一方面，本专利技术涉及BSA-AuNCs-Cu2+荧光传感器在测定多聚磷酸盐含量中的用途。本专利技术通过研究以BSA为模板，采用化学还原的方法成功制备了直径2nm的荧光生物传感器BSA-AuNCs，用以检测PPy的含量。结果表明，金纳米团簇在BSA的作用下形成BSA-AuNCs，具有红色的荧光。加入Cu2+时，Cu2+与BSA链中的甘氨酸螯合生成BSA-AuNCs-Cu2+，致使荧光淬灭。接着加入金属螯合剂PPy，PPy具有更高的与Cu2+螯合的能力，与Cu2+螯合而使Cu2+从BSA-AuNCs表面脱离出来，使系统荧光恢复，且随着加入的多聚磷酸根离子浓度的增大，相应的，系统的荧光恢复得也越多。基于这样的原理，本专利技术设计了一种BSA-AuNCs荧光生物传感器，用于检测水产品中PPy的含量。此方法线性范围为10nM-100nM，检出限为10nM。因此，本专利技术检测方法具有工艺流程简单，操作方便，检测PPy灵敏度高、高效、快速，具有实用性等优点。附图说明图1(a)示出了BSA-AuNCs溶液的紫外光谱图。图1(b)示出了平均大小为2nm的BSA-AuNCs的电镜图(低倍数)。图1(c)示出了Cu2+与BSA-AuNCs发生化学反应，形成BSA-AuNCs-Cu2+的电镜图(高倍数)。图2示出了荧光生物传感器BSA-AuNCs的设计程序与检测机制图解。图3(a)示出了BSA-AuNCs的荧光光谱图。图3(b)示出了EDTA的荧光光谱图。图4示出了不同浓度Cu2+的荧光光谱图。图5示出了反应时间与系统荧光值的关系。图6(a)和(b)示出了BSA-AuNCs荧光生物传感器检测PPy的含量。具体实施方式下面，将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本专利技术以牛血清蛋白(BSA)为模板，采用化学还原方法合成直径为2nm的牛血清蛋白-金纳米团簇(BSA-AuNCs)，能在波长范围为200nm-800nm紫外光的扫描下发出红色的荧光。当Cu2+与BSA链中的甘氨酸螯合生成BSA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于金纳米团簇荧光特性的多聚磷酸盐检测的新方法，以牛血清蛋白(BSA)为模板，采用化学还原方法合成的直径为2nm的牛血清蛋白‑金纳米团簇(BSA‑AuNCs)溶液。

【技术特征摘要】
2016.05.19 CN 201610333253X1.一种基于金纳米团簇荧光特性的多聚磷酸盐检测的新方法，以牛血清蛋白(BSA)为模板，采用化学还原方法合成的直径为2nm的牛血清蛋白-金纳米团簇(BSA-AuNCs)溶液。2.一种以牛血清蛋白(BSA)为模板，采用化学还原方法合成的直径为2nm的牛血清蛋白-金纳米团簇(BSA-AuNCs)溶液。3.根据权利要求2的牛血清蛋白-金纳米团簇溶液的制备方法，所述方法包括在37℃下将HAuCl4溶液加入到BSA溶液中，剧烈搅拌后，加入NaOH溶液调节pH值至12，将该混合液在37℃下水浴12h。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李承勇，周浓，周春霞，黄冬妮，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：广东;44