一种用于检测苋菜红的荧光传感器及其制备和检测方法技术

本发明专利技术公开了一种用于检测苋菜红的荧光传感器及其制备和检测方法，属于荧光传感领域。本发明专利技术基于苋菜红和NGQDs表面基团电离出的H

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测苋菜红的荧光传感器及其制备和检测方法
本专利技术涉及荧光传感领域，具体是涉及一种快速检测食品中色素苋菜红的传感器的制备及利用荧光信号淬灭机制检测苋菜红含量的方法。
技术介绍
苋菜红是一种人工合成的偶氮类食品色素，已作为食品添加剂广泛应用于饮料、糖果、巧克力、碳酸饮料等食品中。有相关研究结果显示，过量摄入苋菜红，会影响人类的生育能力，且具有致癌、致畸、致突变等效应。联合国粮食及农业组织和世界卫生组织对苋菜红的日均摄入量进行了规定，我国也规定食品中苋菜红的ADI值为0-0.5mg/kg，因此，构建食品中苋菜红的快速稳定检测分析方法具有重大的科学价值和现实意义。目前，已报道的相关分析方法中，高效液相色谱法因具有较好的稳定性而被广泛应用，但是该方法的缺点是所需仪器昂贵、所用试剂具有一定的毒性、样品前处理复杂；电化学方法因灵敏度高也受到了关注，但是电化学方法电极处理繁琐，需要具备一定经验的人员进行操作；其他的，例如薄层色谱法、毛细管电泳法等也有样品前处理复杂、对操作人员的技术要求高的缺点，因此，发展检测快速、操作简单、试剂无毒的分析方法成为必然。荧光淬灭传感由于性能稳定、操作简单受到关注，量子点作为新型荧光纳米材料，具有发射光谱窄而可调，无拖尾，激发光谱范围较宽，荧光性能稳定，生物相容性好等优点，因此，已被用于在荧光生物传感器的构建及对实际样品的检测研究中。因具有良好的化学惰性、生物相容性和较低的生物毒性，可取代传统半导体量子点的优点，石墨烯量子点(GQDs)在生物成像、疾病检测、药物输送和食品安全检测应用领域中引起了极大关注。在GQDs中，通过化学键合N原子后，可制备荧光性能更加稳定的NGQDs，且可以提供更多的活性位点，具有增强检测灵敏度的作用。并且，NGQDs的合成过程操作简单，所用试剂无毒，常压条件下即可完成反应，所得到的NGQDs还具有良好的荧光性能，为基于荧光量子点的荧光生物传感器做了良好铺垫，也扩大了NGQDs的应用领域，为基于荧光淬灭机制传感器的构建应用于食品安全检测奠定了基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种用于检测苋菜红的荧光传感器及其制备和检测方法，利用NGQDs表面所具有的大量羧基基团，电离出H+形成羧酸根，而苋菜红具有的丰富的磺酸基可电离出H+形成磺酸根，其中氧原子具有较强的电负性，可与相邻基团电离的氢粒子相互吸引形成氢键，形成NGQDs-苋菜红的复合物，从而引起荧光信号淬灭，荧光强度发生改变，从而实现对苋菜红的检测。本专利技术的技术方案为：一种用于检测苋菜红的荧光传感器，该传感器是基于苋菜红表面的磺酸基和NGQDs表面的羧基基团电离出的H+发生共价结合，形成苋菜红-NGQDs复合物的特异性作用，采用荧光淬灭机制构建的方法，建立的一种荧光淬灭传感器。其中，苋菜红-NGQDs复合物的结构式为：一种用于检测苋菜红的荧光传感器的制备方法，具体包括以下步骤：1)采用常压水热裂解法一步制备NGQDs0.8g柠檬酸铵和20mL水混合后，转入圆底烧瓶并置于200℃油浴锅中加热，烧瓶上端安装球形冷凝管，出口处采用气球密封，以确保整个过程在相对密闭、恒压的环境中进行，随着加热反应的进行，气球开始微微膨胀，说明有氨气、H2O等气体生成，通过冷凝回流，所生成的氨气又以NH4+的形式重新回到溶液中，溶液的颜色也由无色渐渐变成淡黄色；随着加热时间的推移，气球逐渐胀大，在持续加热10min后，气球的直径稳定在5-7cm左右；反应18-22min，膨胀的气球开始收缩，体积减小，溶液颜色由淡黄色不断加深至黄色；在反应达到0.5h时，气球直径收缩至4-5cm，而此时溶液呈现淡黄褐色，说明NGQDs成功合成；最后，用1MNaOH溶液调节NGQDs的pH至8.0，置于4℃冷藏保存备用；2)荧光淬灭传感器的构建将20μL苋菜红溶液加入到制备好的0.1mLNGQDs溶液中，采用pH8.0的PBS缓冲液定容至2mL，恒温震荡后，苋菜红和NGQDs通过共价氢键形成NGQDs-苋菜红的复合物，引发荧光淬灭，采用荧光分光光度计检测NGQDs溶液的荧光强度，根据荧光淬灭率和苋菜红浓度的相互关系，实现苋菜红的快速检测。一种快速检测食品中苋菜红含量的方法，具体是通过荧光淬灭率和苋菜红浓度关系建立标准曲线后用以快速检测食品中苋菜红的，标准曲线的构建步骤为：将20μL浓度分别为0.4，0.7，1.2，1.5，1.8，2.1，2.5，2.8，3.2，3.5μg/L的苋菜红溶液加入到制备好的荧光淬灭传感器中，恒温振荡6min后，采用荧光分光光度计测量溶液的荧光强度，并建立荧光淬灭效率与苋菜红的标准曲线。进一步地，所述荧光淬灭传感器对苋菜红在0.4-3.5μg/L范围内呈现良好的线性关系，其检出限为0.15μg/L。本专利技术的有益效果为：本专利技术基于苋菜红和NGQDs表面基团电离出的H+发生共价结合，形成苋菜红-NGQDs复合物的特异性作用，采用荧光淬灭机制构建的方法，建立了一种荧光淬灭传感器检测糖果中的苋菜红，为食品添加剂的检测提供一种新型、绿色、简易的新途径，该方法较传统的苋菜红检测方法而言，具有如下优点：(1)该传感器所需要的纳米材料NGQDs的制备原料价格低廉、无毒，合成方法简单，对仪器要求低；(2)该传感器的制备是基于苋菜红和NGQDs表面基团电离出的H+发生共价结合，形成苋菜红-NGQDs复合物的特异性作用，相对于免疫反应而言有结合力强、特异性高、不易变性、对环境要求低等特点；(3)该传感器设计思路清晰，采用NGQDs的荧光强度为标志信号，考察NGQDs的荧光强度与苋菜红浓度之间的相互关系；(4)该传感器对目标物苋菜红的响应迅速，仅需几分钟即可完成检测，相对于目前常用的高效液相色谱法、电化学检测法等，具有前处理简单、操作过程简易、无需专职人员、花费较低等特点，适用于快速检测分析。附图说明图1为苋菜红-NGQDs结合示意图；图2为本专利技术实施例二获得的荧光淬灭传感器对不同浓度苋菜红的响应结果；图3为本专利技术实施例二制得的苋菜红的标准曲线图；图4为本专利技术实施例三获得的干扰实验结果；图5为本专利技术实施例四对糖果实际样品中苋菜红的分析表。具体实施方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。实施例1：荧光淬灭传感器的制备(1)NGQDs的制备采用常压水热裂解法一步制备NGQDs，将0.8g柠檬酸铵和20mL水混合后，转入圆底烧瓶并置于200℃油浴锅中加热，烧瓶上端安装球形冷凝管，出口处采用气球密封，以确保整个过程在相对密闭、恒压的环境中进行。随着加热反应的进行，气球开始微微膨胀，说明有氨气、H2O等气体生成，通过冷凝回流，所生成的氨气又以NH4+的形式重新回到溶液中，溶液的颜色也由无色渐渐变成淡黄色。随着加热时间的推移，气球逐渐胀大，在持续加热10min后，气球的直径稳定在5-7cm左右。反应20min左右，膨胀的气球开始收缩，体积减小，溶液颜色也由淡黄色不断加深至黄色。在反应达到0.5h时，气球直径收缩至4-5cm，而此时溶液呈现淡黄褐色，说明NGQDs成功合成。最后，用1MNaOH溶液调节NGQDs的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测苋菜红的荧光传感器，其特征在于，该传感器是基于苋菜红表面的磺酸基和NGQDs表面的羧基基团电离出的H+发生共价结合，形成苋菜红‑NGQDs复合物的特异性作用，采用荧光淬灭机制构建的方法，建立的一种荧光淬灭传感器。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测苋菜红的荧光传感器，其特征在于，该传感器是基于苋菜红表面的磺酸基和NGQDs表面的羧基基团电离出的H+发生共价结合，形成苋菜红-NGQDs复合物的特异性作用，采用荧光淬灭机制构建的方法，建立的一种荧光淬灭传感器。2.如权利要求1所述的一种用于检测苋菜红的荧光传感器，其特征在于，所述NGQDs-苋菜红的复合物的结构式为：3.如权利要求1所述的一种用于检测苋菜红的荧光传感器的制备方法，其特征在于，具体包括以下制备步骤：1)采用常压水热裂解法一步制备NGQDs0.8g柠檬酸铵和20mL水混合后，转入圆底烧瓶并置于200℃油浴锅中加热，烧瓶上端安装球形冷凝管，出口处采用气球密封，随着加热反应的进行，包括氨气和H2O在内的气体生成致使气球开始膨胀，冷凝回流后所生成的氨气以NH4+的形式重新回到溶液中，溶液的颜色由无色逐渐变成淡黄色；持续加热10min后，气球的直径稳定在5-7cm；反应18-22min，膨胀的气球开始收缩，体积减小，溶液颜色由淡黄色加深至黄色；反应时间达到0.5h时，气球直径收缩至4-5cm，溶液呈现淡黄褐色，说明NGQDs成功合成；最后，用1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雅琪，罗世龙，李继洋，朱凤，周晓瑞，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32