基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点的制备方法及其在胭脂红快速检测中的应用技术

基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点的制备方法及其在胭脂红快速检测中的应用，涉及纳米发光材料制备技术领域，也涉及食品的检测技术。本发明专利技术以廉价的葡萄糖、乙二胺、磷酸、盐酸和硫酸为反应前体，在不引入外源热源的情况下，通过酸碱中和自放热法制备基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点

【技术实现步骤摘要】
基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点的制备方法及其在胭脂红快速检测中的应用
本专利技术涉及纳米发光材料制备
，也涉及食品的检测技术。
技术介绍
食品着色剂作为一种特殊的食品添加剂，通常用于改善食品的外观，口感，香味和颜色，使其更具吸引力。胭脂红（CRM）作为一种人造色素，已在食品工业中广泛使用。CRM属于合成偶氮颜料，呈颗粒状或粉末状，颜色为红色至深红色。据报道，CRM显示具有一定的致癌和致突变作用，而且具有一定的遗传毒性潜力。因此，许多国家严格规定了食品中CRM的最大使用限量。例如，CRM在中国和欧盟允许被使用，而在美国和日本则被禁止使用。CODEX中规定食品中的添加CRM的限量为50至500mg/kg。中国允许在果汁、山楂制品、糖果、酱菜和饮料中添加CRM的限量不得超过50mg/kg或50mg/L。欧盟规定香肠、果酱和红色大理石奶酪等类型的食品中使用CRM的限量为100至200mg/kg。尽管不同的国家对食品中的CRM的添加量都制定了严格的标准，但食品加工过程中仍然可能会存在着CRM添加过量的情况。因此，开发一种可靠、便捷的方法检测CRM对保障食品安全和人类健康至关重要。目前，CRM含量的检测方法包括分光光度法，毛细管电泳法，高效液相色谱（HPLC）法和伏安法等等。然而，这些分析方法通常都存在一定的缺点，例如复杂的样品制备程序，昂贵的仪器，较长的分析时间以及缺乏熟练的技术人员。因此，需要开发一种能够以简单、快速、准确的分析方法来检测食品中CRM。碳量子点（CDs）是一种类似球形，粒径小于10nm的新型荧光碳纳米材料，具有水溶性好、荧光性质优良、生物毒性低、成本低等诸多优点。鉴于这些优良的理化性质，其在生物成像、纳米探针、光电转换等方面展现出巨大的应用前景。另外，由于CDs表面富有氨基、羧基基团，其具有表面易功能化的优势，因此可通过选择合适的杂原子（如氮、硫、氟等）供体制备掺杂化CDs，不仅能够提高CDs的荧光量子产率，还可以增强其对目标物检测的灵敏度。目前已有大量研究表明，掺杂化CDs在姜黄素、三聚氰胺、单宁酸等食品添加剂的检测方面展现出高灵敏度及高选择性的优势。最近的研究表明，CDs可以用作CRM检测的有效荧光检测方法，但是目前关于这方面的工作还罕见报道，目前仅有两个文献报道了这个方面的工作。Su等以干柠檬皮为原料，通过水热法制备CDs，并将其用于食品样品中柠檬黄的检测，其检测限为0.28μM。Hu等以间苯二胺为碳源制备了氮掺杂的CDs（N-CDs），其对柠檬黄检测的检测限为11.2nM。因此，有必要探寻CDs制备新路径以最大限度地提升CDs探针对柠檬黄检测的灵敏度，从而为开发便携式柠檬黄快速检测器件提供理论依据及技术平台。
技术实现思路
针对现有的基于CDs的胭脂红检测技术灵敏度的不足，本专利技术提出了一种基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点的制备方法。本专利技术技术方案是：常温下将葡萄糖、乙二胺、浓磷酸、浓盐酸和浓硫酸混合进行反应，反应结束并冷却后用透析膜透析，冷冻干燥后，得基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs。本专利技术以廉价的葡萄糖、乙二胺、磷酸、盐酸和硫酸为反应前体，在不引入外源热源的情况下，通过酸碱中和自放热法制备基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs。本工艺不需要引入外源热源，仅借助反应原料的酸碱中和自放热即可将碳源碳化，制备出氮硫磷氯共掺杂碳量子点。将基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs作为荧光探针用于CRM检测，不仅展现出选择性好、抗干扰性强、灵敏度高等优势，与传统的CRM检测方法对比，如分光光度法，毛细管电泳法，高效液相色谱法（HPLC）和伏安法，其还具有简单、快速、低成本的优势。进一步地，葡萄糖、乙二胺、浓磷酸、浓盐酸和浓硫酸的投料体积比为0.2g∶3mL∶1mL∶1mL∶1mL。一般用于掺杂化碳量子点合成中需要碳源和杂原子供体。在本专利技术中，葡萄糖是碳源，乙二胺、浓磷酸、浓盐酸和浓硫酸分别为N、P、Cl和S原子的供体。乙二胺是碱性，与几种强酸混合后，由于酸碱中和作用会迅速放热，将葡萄糖碳化，能够瞬间制备出氮硫磷氯共掺杂碳量子点。进一步地，透析膜的MWCO为500～1000Da。选择透析膜是为了把反应产物中的小分子过滤掉，得到纯化的碳量子点。截流分子量500～1000Da的透析膜是文献中常使用的尺寸，本专利技术采用这种尺寸的透析膜在1L超纯水中透析3天，足以将反应产物中的小分子去除。进一步地，透析过程中每12h注入新的超纯水，透析时间为3天。在透析时，将反应产物装入透析袋中，把透析袋口拧紧后，放入盛有1L超纯水的烧杯中，透析三天，每12h将烧杯中的超纯水倒掉，更换成新鲜的超纯水。通过将反应产物在1L超纯水中，经过截流分子量500～1000Da的透析膜透析3天，足以将反应产物中的小分子去除。本专利技术的另一目的是提供基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs在胭脂红的快速检测中的应用。本专利技术包括以下步骤：1）用超纯水和基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs混合，得到N,S,P,Cl-CDs溶液；2）将胭脂红与N,S,P,Cl-CDs溶液混合，分别取得至少两种不同胭脂红浓度的混合溶液，分别测得不同胭脂红浓度的混合溶液的荧光强度，取得荧光猝灭效率F0/F与混合溶液中CRM浓度的线性关系；3）将待测样品与N,S,P,Cl-CDs溶液混合，得到待测样品混合溶液，测得待测样品混合溶液的荧光强度；4）根据荧光猝灭效率F0/F与混合溶液中CRM浓度的线性关系得出待测样品混合溶液中胭脂红的浓度。本专利技术基于N,S,P,Cl-CDs的荧光方法用于胭脂红快速检测，且其获得的灵敏度远高于现有的基于CDs的荧光检测方法。另外，该方法还展现出高选择性、抗干扰性好、准确度高、操作简便、成本低等优点，可用于复杂食品基质中胭脂红的检测。本专利技术解决了现有CDs探针对胭脂红检测灵敏度的不足，获得的检测限低至9.13nM，明显优于现有的基于CDs的荧光检测方法。因此有着良好的应用推广价值。进一步地，所述N,S,P,Cl-CDs溶液中基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs的浓度为0.03mg/mL。经考查发现不同N,S,P,Cl-CDs浓度对检测CRM的影响结果是：随着N,S,P,Cl-CDs浓度变化，F0/F也随之变化，当N,S,P,Cl-CDs浓度为0.03mg/mL时，F0/F增加到最高值。因此，本专利技术优选浓度为0.03mg/mL的N,S,P,Cl-CDs溶液作为检测CRM的最佳N,S,P,Cl-CDs浓度。进一步地，所述步骤2）和3）中荧光强度分别在λex为380nm，λem为453nm下测定。经反复试验证明，选择这个波长是由于在激发波长λex为380nm时，发射波长强度最强，这是发射波长的中心位置，即λem，在453nm。进一步地，步骤2）中，在胭脂红与N,S,P,Cl-CDs溶液混合后1min时检测荧光强度。将两者混合后不同时间间隔反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于：常温下将葡萄糖、乙二胺、浓磷酸、浓盐酸和浓硫酸混合进行反应，反应结束并冷却后用透析膜透析，冷冻干燥后，得基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs。/n

【技术特征摘要】
1.基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于：常温下将葡萄糖、乙二胺、浓磷酸、浓盐酸和浓硫酸混合进行反应，反应结束并冷却后用透析膜透析，冷冻干燥后，得基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述葡萄糖、乙二胺、浓磷酸、浓盐酸和浓硫酸的投料体积比为0.2g∶3mL∶1mL∶1mL∶1mL。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透析膜的截流分子量MWCO为500～1000Da。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透析过程中每12h注入超纯水，透析时间为3天。


5.如权利要求1所述的制备方法取得的基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs在胭脂红的快速检测中的应用，其特征在于包括以下步骤：
1）用超纯水和基于氮硫磷氯共掺杂碳量子点N,S,P,Cl-CDs混合，得到N,S,P,Cl-CDs溶液；
2）将胭脂红与N,S,P,Cl-CDs溶液混合，分别取得至...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡钦，孙慧娟，刘凌飞，崔义坤，肖丽霞，杨振泉，饶胜其，杨明，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32