一种含植酸的磁性纳米捕菌剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种含植酸的磁性纳米捕菌剂及其制备方法和应用，属于微生物检测以及磁性材料的制备和应用技术领域。该磁性纳米捕菌剂是以纳米Fe3O4为磁性核，用植酸对Fe3O4表面进行修饰得到。该磁性纳米捕菌剂对革兰氏阳性菌具有很强的特异性吸附的能力，可以用于快速吸附和分离样品的中革兰氏阳性菌，不需要进行复杂的样品前处理；用于食品卫生领域，可以避免食品风味损失和品质破坏。免食品风味损失和品质破坏。免食品风味损失和品质破坏。

【技术实现步骤摘要】
一种含植酸的磁性纳米捕菌剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于微生物检测以及磁性材料的制备和应用
，具体涉及一种含植酸的磁性纳米捕菌剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]Fe3O4纳米粒子具有许多优良的性质，在外磁场下能够定向移动，并且在外加交变电磁场作用下能产生热量，其化学性能稳定，用途广泛。但是，Fe3O4纳米粒子在生产、应用过程中却受到很多的限制。首先Fe3O4本身具有磁性，容易团聚；另一方面由于纳米颗粒具有很高的比表面积，处于高能状态，为不稳定体系，因此具有强烈的聚集倾向；其次，纳米颗粒表面原子存在许多不饱和键，极易与其他原子相结合而趋于稳定；再次，纳米颗粒表面出现非化学平衡、非整数配位的化学价。因而，需要对Fe3O4纳米粒子进行表面修饰，通过表面修饰能够降低纳米颗粒的表面能，一方面减小纳米粒子间的相互作用，达到稳定纳米粒子不使其团聚的效果，另一方面使粒子表面产生新的物理和化学功能。目前，对Fe3O4磁性粒子表面进行修饰得到具有新功能的磁性材料的技术已广泛应用于生物医学材料制备、有机合成、环境污染治理、食品安全和卫生等

[0003]近年来食源性致病菌引发的食品安全事件对人类健康构成了严重威胁。在全球范围内，由食源性致病菌介导的食源性疾病受到人们的高度重视。食源性细菌暴发是全世界疾病和死亡的主要原因之一，严重威胁着我国的社会公共卫生安全，给医疗保健和社会经济造成沉重的经济负担。有效预防食源性疫情的爆发和控制食源性疾病的扩散的一个关键在于病原微生物的快速筛查，通常包括样品采集、样品前处理和微生物检测等步骤。然而，食品样品成分比较复杂，通常需要进行有效的样品前处理才能得到准确可靠的检测结果。样品前处理的目的就是浓缩被测物质、消除基质干扰、保护仪器、提高方法的准确性、精密度、选择性和灵敏度。在整个食品安全性的检测分析中，70％～80％甚至更多的时间用在样品的前处理上，而给实验带来的误差有60％以上来自样品的前处理。而传统的微生物分离方法如过滤和离心等，分别是基于微生物大小和重量，均没有特异性；传统的热杀菌方法包括巴氏杀菌、高温短时间处理和超高温处理，对食品的营养成分、感官品质、理化性质和风味都有不利影响；非热处理方法如光动力灭活、高压处理和低压等离子处理，则需要复杂的设备，且还存在裂解后留下残留微生物细胞的缺点。
[0004]食品生产中所使用的原料来源于日益多样化，基础的样品富集方法如离心过滤对于富集处理高度加工、脂类、酸类、高或低DNA含量的食品样品，常对检测灵敏度产生干扰，导致结果的不可靠。另一方面对于复杂的食品基质和低水平的目标，特别是对于痕量化合物的检测，样品制备程序尤为重要。适当的样品制备方法可以有效分离和富集目标分析物，减少样品基质和其他杂质的干扰，从而提高分析结果的灵敏度、准确性和可靠性。因此，迫切需要一种有效的策略来快速、灵敏、可靠和简单地分离病原微生物或早期检测它们的存在。具有代表性的磁分离方法以其用户友好、快速和成本效益高的模式而受到越来越多的关注，并成为一种强大的预处理工具。
[0005]植酸(Phytic acid，PA)是从植物种子中提取的一种有机磷酸类化合物，在自然界中普遍存在。植酸因其有12个可电离质子的独特的结构，不仅对钙、锌和铁等多价金属离子有很强的亲和力，可相互作用形成金属配合物，还能与蛋白质形成配合物。同时植酸已被证明能破坏细菌细胞壁细胞膜，从而产生很强的抑菌作用。利用金属离子与PA的螯合作用形成稳定的配位化合物，实现对磁性材料有效的表面包覆改性，具有简单、天然、安全和环保等优点。
[0006]目前的微生物样品前处理存在较大的局限性，通过功能化改性磁性纳米材料开发出能特异性吸附食源性致病菌的捕菌剂和其使用方法，不仅能够高效准确地检测致病菌，还能避免食品风味损失和品质破坏，同时简化细菌检测方法，对于食品药品安全和环境卫生领域的细菌检测具有重要意义。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种含植酸的磁性纳米捕菌剂(Fe3O4‑
PA)，该磁性纳米捕菌剂是以磁性纳米Fe3O4为核，用植酸对磁性纳米Fe3O4表面进行修饰得到；它能够特异性吸附革兰氏阳性菌，然后通过磁性分离将吸附的革兰氏阳性菌从样品中分离出来。
[0008]本专利技术还提供了该磁性纳米捕菌剂的制备方法，包括以下步骤：将磁性纳米Fe3O4在乙醇中超声分散，得到悬浮液A；制备含植酸的乙醇溶液B；将悬浮液A与乙醇溶液B混合，振荡反应，通过磁分离得到反应产物，用去离子水清洗后得到Fe3O4‑
PA磁性纳米捕菌剂；所述磁性纳米Fe3O4与所述植酸的摩尔比为(81.4:1)～(4.1～3)；所述植酸是指纯植酸。
[0009]优选的，步骤S2中，制备所述乙醇溶液B时，使用的是70wt％植酸水溶液。
[0010]优选的，步骤S2中，超声分散的时间为5～30min。
[0011]优选的，步骤S2中，振荡反应的条件为在室温下，以200～400rpm的速度振荡反应6小时。
[0012]优选的，所述磁性纳米Fe3O4的制备方法包括以下步骤：将可溶于水的三价铁盐和无水醋酸钠加入乙二醇中溶解，再加入聚丙烯酸，氮气保护下搅拌均匀，得到溶液C；溶液C在聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在110～130℃下反应2h，继续加热至190～210℃反应10h；待反应体系冷却至室温，所得黑色产品用无水乙醇洗涤至上清无色透明，真空干燥，即得磁性纳米Fe3O4。
[0013]进一步优选的，所述可溶于水的三价铁盐、无水醋酸钠、聚丙烯酸的摩尔比为72.5:381:1。
[0014]进一步优选的，所述可溶于水的三价铁盐为六水合氯化铁。
[0015]按照上述方法制备的Fe3O4‑
PA磁性纳米捕菌剂可用于捕获和分离样品中的革兰氏阳性菌；尤其是样品中的单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌或耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。
[0016]革兰氏阳性菌细胞壁主要由肽聚糖和磷壁酸组成。与革兰氏阳性菌不同，革兰氏阴性菌的细胞壁具有疏水性外膜双层，并且更复杂，包括脂多糖、磷脂和外膜蛋白。与具有更多肽聚糖的革兰氏阳性菌相比，革兰氏阴性菌的多糖外膜可能会阻碍PA结合。
[0017]本专利技术中将该Fe3O4‑
PA磁性纳米捕菌剂用于捕获和分离样品中的革兰氏阳性菌的方法包括以下步骤：若被污染样品为液体，则直接取被污染样品，加入所述磁性纳米捕菌剂，振荡8～16min，通过磁分离将已吸附革兰氏阳性菌的磁性纳米捕菌剂分离出来；若被污
染样品为非液体状态，则将被污染样品制成液态匀浆，再加入所述磁性纳米捕菌剂，振荡8～16min，通过磁分离将已吸附革兰氏阳性菌的磁性纳米捕菌剂分离出来；所述磁性纳米捕菌剂中纳米Fe3O4与植酸的摩尔比为(81.4:1)～(4.1:3)；所述磁性纳米捕菌剂的用量根据反应体系中革兰氏阳性菌的浓度确定。实际应用中，先测定样品中革兰氏阳性菌的浓度，再根据革兰氏阳性菌的浓度确定磁性纳米捕菌剂的浓度。当被污染样品中革兰氏阳性菌的浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含植酸的磁性纳米捕菌剂，其特征在于，所述磁性纳米捕菌剂是以磁性纳米Fe3O4为核，用植酸对所述磁性纳米Fe3O4表面进行修饰得到。2.权利要求1所述的磁性纳米捕菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将磁性纳米Fe3O4在乙醇中超声分散，得到悬浮液A；制备含植酸的乙醇溶液B；将悬浮液A与乙醇溶液B混合，振荡反应，通过磁分离得到反应产物，用去离子水清洗后得到Fe3O4‑
PA磁性纳米捕菌剂；所述磁性纳米Fe3O4与所述植酸的摩尔比为(81.4:1)～(4.1～3)。3.根据权利要求2所述的磁性纳米捕菌剂的制备方法，其特征在于，所述磁性纳米Fe3O4的制备方法包括以下步骤：将可溶于水的三价铁盐和无水醋酸钠加入乙二醇中溶解，再加入聚丙烯酸，氮气保护下搅拌均匀，得到溶液C；溶液C在聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在110～130℃下反应2h，继续加热至190～210℃反应10h；待反应体系冷却至室温，所得黑色产品用无水乙醇洗涤至上清无色透明，真空干燥，即得磁性纳米Fe3O4。4.根据权利要求3所述的磁性纳米捕菌剂的制备方法，其特征在于，所述可溶于水的三价铁盐、无水醋酸钠、聚丙烯酸的摩尔比为72.5:381:1。5.根据权利要求3所述的磁性纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文涛，康怡，王建龙，石硕，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：