一种基于酶抑制和荧光内滤效应的稻谷中镉含量的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于酶抑制和荧光内滤效应的稻谷中镉含量检测的方法，属于食品重金属快速检测领域。本发明专利技术的基于酶抑制和荧光内滤效应的稻谷中镉含量检测的方法，包括以下步骤：构建乙醇胺磷酸酯修饰的上转换荧光材料，利用辣根过氧化物酶酶促产物进行荧光淬灭，根据镉元素对辣根过氧化物酶活性的抑制，基于辣根过氧化物酶酶促产物和上转换材料间的荧光内滤效应，分析荧光强度与镉元素浓度的定量关系模型，并根据该模型，计算待测液中的镉含量。该方法具有稳定的定量检测范围和检出限，检测范围可以在保持在0.003～6mg/kg，检出限可达0.001mg/kg，准确度高，能够特异性检测稻谷中镉元素的含量。镉元素的含量。镉元素的含量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于酶抑制和荧光内滤效应的稻谷中镉含量的检测方法


[0001]本专利技术涉及一种基于酶抑制和荧光內滤效应的稻谷中镉含量的检测方法，属于食品重金属快速检测


技术介绍

[0002]长期大量食用镉超标的稻米会导致人类机体不可逆转的损害，直接引起肝脏等机体功能的下降。据报道，稻谷中镉元素在210～308ng/kg含量时，就会出现生物毒性，当含量达到308ng/kg时，对生物的危害性最为显著。
[0003]常见的检测方法如石墨炉原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱、原子吸收光谱等检测技术样品处理过程复杂，设备昂贵且需要配备专业技术人员操作。
[0004]为解决上述稻谷中镉元素检测难题，构建镉元素的检测化学/生物传感器得到了越来越多的应用，主要包括基于电化学传感器、基于比色法传感器和基于荧光传感器等新型快速检测方式，该类检测方法具有快速、灵敏等优点，但应用过程中仍存在一些问题，例如光漂白现象、背景干扰消除、荧光信号不稳定和目标标记效率低等。

技术实现思路

[0005][技术问题][0006]现有技术中镉元素检测存在样品处理过程复杂、荧光信号不稳定、光漂白现象等因素导致检测准确度降低等问题。
[0007][技术方案][0008]为了解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种基于酶抑制和荧光內滤效应的稻谷中镉含量的检测方法，该方法是基于辣根过氧化物酶、3,3',5,5'
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四甲基联苯胺和乙醇胺磷酸酯修饰上转换纳米材料产生的荧光内滤效应对稻谷中镉元素进行特异性快速检测，为解决上述存在的化学/生物传感器存在的应用问题，通过乙醇胺磷酸酯修饰上转换纳米材料
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辣根过氧化物酶
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3,3',5,5'
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四甲基联苯胺反应体系，基于Cd
2+
抑制辣根过氧化物酶活性钝化荧光内滤效应，实现了快速检测稻谷中镉元素的目的，该方法检测时间短、具有较强的特异性和较高的检测灵敏度。
[0009]本专利技术的目的是提供一种基于酶抑制和荧光內滤效应检测稻谷中镉含量的方法，所述方法包括如下步骤：
[0010](1)待测样品前处理
[0011]将粉碎的稻谷样品粉末置于聚四氟乙烯的消解管中，加入硝酸和H2O2后密封，放入微波消解，待消解完成后采用赶酸仪进行赶酸处理，之后冷却室温、超纯水转移、定容、过水膜，即得待测液；
[0012](2)乙醇胺磷酸酯修饰上转换纳米材料
[0013]将乙醇胺磷酸酯和上转换材料溶解在乙醇、三氯甲烷和水的混合溶液中，采用盐酸调节pH值为2.5～3，并搅拌反应；反应结束后再用乙醇水溶液洗涤反应物，干燥即得；
[0014](3)待测液中镉元素的检测
[0015]配置一系列不同浓度的稻谷基质镉标准溶液，分别取不同浓度的稻谷基质镉标准溶液和步骤(1)的待测液，调节pH，并添加步骤(2)制备的乙醇胺磷酸酯修饰上转换纳米材料，随后加入辣根过氧化物酶反应，之后再加入3,3',5,5'
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四甲基联苯胺，形成反应体系；反应结束后进行荧光信号强度测定，以不同浓度的稻谷基质镉标准溶液中镉元素浓度为横坐标，相应的荧光信号强度为纵坐标，构建定量关系模型，并根据该定量关系模型和待测液的荧光信号强度，计算待测液中镉元素的含量。
[0016]在一种实施方式中，步骤(1)所述硝酸的质量分数为65～70％；H2O2的质量分数为30％；硝酸和H2O2的体积比为5～8:2，ml:ml。
[0017]在一种实施方式中，步骤(1)所述赶酸处理的时间为40～60min。
[0018]在一种实施方式中，步骤(2)所述乙醇胺磷酸酯和上转换材料的质量比为1：25～1：20。
[0019]在一种实施方式中，步骤(2)所述乙醇、三氯甲烷和水的混合溶液中乙醇、三氯甲烷和水的体积比为2:4:3～3:4:4。
[0020]在一种实施方式中，步骤(2)所述盐酸的浓度为1mol/L。
[0021]在一种实施方式中，步骤(2)所述乙醇水溶液为质量分数为40～60％乙醇水溶液。
[0022]在一种实施方式中，步骤(2)所述干燥条件为：在60～80℃烘箱中干燥6～8h。
[0023]在一种实施方式中，步骤(2)所述上转换材料为镧系上转换纳米固体材料。
[0024]在一种实施方式中，所述镧系上转换纳米固体材料的具体制备过程如下：
[0025]1)将六水氯化镱、六水氯化钇、六水氯化铒和六水氯化镓元素溶解在甲醇中，转移至三口烧瓶中，并加入油酸和1
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十八烯中混合加热至150～160℃维持20～30分钟，磁力搅拌；之后将含有NH4F和NaOH的甲醇溶液逐滴加入三口烧瓶中；滴加完之后在60～70℃下水浴加热40～60分钟，然后快速升温至300～350℃，并持续磁力搅拌1～2小时，得产物；
[0026]2)用乙醇水溶液洗涤步骤1)所得产物，离心、取沉淀、干燥，即得。
[0027]在一种实施方式中，步骤(3)所述调节pH是采用氢氧化钠溶液调节溶液pH值为7。
[0028]在一种实施方式中，步骤(3)所述反应体系为1ml待测液中分别加入400μL的0.1mg/mL乙醇胺磷酸酯修饰上转换纳米材料，10μL辣根过氧化物酶反应10～15分钟，再加入400μL的3,3',5,5'
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四甲基联苯胺反应10～13分钟。
[0029]本专利技术的另一目的是提供一种由上述所述方法在镉含量快速检测方面的应用。
[0030][有益效果][0031](1)本专利技术建立的稻谷中镉含量快速检测方法线性浓度检测范围为0.003～6mg/kg，具有较宽的线性检测范围，对应的检测限LOD为0.001mg/kg。行业标准中NY/T 1100
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2006所使用到的石墨炉原子吸收光谱法，最低检出限为0.008mg/kg，定量限为0.1mg/kg；本方法可以在保持与国标方法相同检出精度的情况下，实现对于稻谷中镉含量的快捷检测；
[0032](2)本专利技术构建的稻谷中镉含量特异性检测体系，表现出了对稻谷中镉元素检测的高度转移性，能够消除其他重金属元素的干扰，消除背景荧光信号不强的现象，克服了传统检测方法的不足，实现了稻谷中镉含量的高特异性和高灵敏度检测，检测步骤合理，操作简单，具有较宽的检测线性范围和较低的检测限，从而使得该方法具有良好的实用价值。
附图说明
[0033]图1为本专利技术基于酶抑制和荧光内滤效应的稻谷中镉含量快速检测检测原理图；
[0034]图2为本专利技术实施例1制备的乙醇胺磷酸酯修饰上转换纳米材料的透射电镜图；
[0035]图3为本专利技术实施例1中不同浓度的镉标准溶液的特异性检测体系的荧光信号光谱图；
[0036]图4为本专利技术实施例1中不同浓度的镉标准溶液的荧光定量关系曲线图；
[0037]图5为对比例1中不同浓度的镉标准溶液的荧光定量关系曲线图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于酶抑制和荧光内滤效应检测稻谷中镉含量的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)待测样品前处理将粉碎的稻谷样品粉末置于聚四氟乙烯的消解管中，加入硝酸和H2O2后密封，消解，待消解完成后采用赶酸仪进行赶酸处理，冷却室温、转移、定容、过膜，即得待测液；(2)乙醇胺磷酸酯修饰上转换纳米材料将乙醇胺磷酸酯和上转换材料溶解在乙醇、三氯甲烷和水的混合溶液中，采用盐酸调节pH值为2.5～3，并搅拌反应；之后再用乙醇水溶液洗涤反应物，干燥即得；(3)待测液中镉元素的检测配置一系列不同浓度的稻谷基质镉标准溶液，分别取不同浓度的稻谷基质镉标准溶液和步骤(1)的待测液，调节pH至中性，并添加步骤(2)制备的乙醇胺磷酸酯修饰上转换纳米材料，随后加入辣根过氧化物酶反应，之后再加入3,3',5,5'
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四甲基联苯胺，形成反应体系；反应结束后进行荧光信号强度测定，以不同浓度的稻谷基质镉标准溶液中镉元素浓度为横坐标，相应的荧光信号强度为纵坐标，构建定量关系模型，并根据该定量关系模型和待测液的荧光信号强度，计算待测液中镉元素的含量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述乙醇胺磷酸酯和上转换材料的质量比为1：25～1：20。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述乙醇、三氯甲烷和水的混合溶液中乙醇、三氯甲烷和水的体积比为2:4:3～3:4:4。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述乙醇水溶液为质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，丁超，赵思琪，丁海臻，侯帅，李彭，
申请(专利权)人：南京财经大学，
类型：发明
国别省市：