展青霉毒素上转换荧光传感检测方法的研究

摘要

展青霉毒素（Patulin）又名棒曲霉素，4-羟基-4-氢-呋喃(3，2C)并吡喃-2(6H)酮(4-hydroxy-4H-furo[3，2C]pyran-2(6H)-one)，是自然界中分布较广的一种真菌次级代谢产物，研究证实它具有潜在致癌性和诱变性。因此，食品中展青霉毒素残留问题受到世界各国及组织的极大重视，许多国家和地区分别制定了果制品中展青霉毒素的最高限量。因此，建立一种对展青霉毒素具有高选择性和高灵敏度的检测方法具有重要意义。
　　本实验开发了一种基于分子印迹技术的新型上转换荧光传感检测方法进行痕量展青霉毒素的测定。首先用溶剂热法制得油溶性上转换纳米晶β-NaYF4∶ Yb3+，Er3+(UCNPs)，再用TritonⅩ-100和St(o)ber碱水解法对其进行水溶性改性和SiO2膜包覆，合成一种兼具支撑载体和信号输出功能的新型荧光载体UCNPs@SiO2，然后将其运用到表面印迹聚合过程中，以2-吲哚酮为模板，3-氨基丙基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷为功能单体和交联剂，制备出对痕量展青霉毒素具有高选择性的荧光分子印迹聚合材料UCNPs@MIPs。利用该材料的富集功能和上转换荧光性能，在980 nm检测波长下，用荧光分光光度计对吸附目标物后材料的荧光变化进行测定，实现对样品中痕量展青霉毒素的定性定量分析。
　　本实验对UCNPs，水溶性UCNPs，UCNPs@SiO2和UCNPs@MIPs进行一系列物化表征，并通过吸附实验对方法的线性范围和检出限进行测定。结果表明:展青霉毒素对荧光分子印迹聚合材料具有荧光猝灭作用，并且随着目标物浓度的增加材料的猝灭程度不断增加，在展青霉毒素浓度为0.05-0.8 mg L-1范围内，材料的猝灭程度与浓度表现出良好的线性关系，该方法最低检出限为0.04 mg L-1。
　　为验证该方法的准确性，分别用新方法和传统高效液相色谱法对苹果汁、梨汁和山楂片样品进行了样品检测和加标回收实验，在100、200和400μg kg-1的添加水平下，新方法的加标回收率分别为87.4％-95.3％(RSD＜4.6％)、84.5％-87.7％(RSD＜2.5％)和76.3％-83.2％(RSD＜6.7％)，高效液相色谱法的回收率为84.3％-89.0％(RSD＜4.8％）、80.7％-88.1％(RSD＜3.8％)和67.7％-82.9％(RSD＜7.2％),以上结果证明新方法准确可行，可以进行样品中痕量展青霉毒素的检测。

目录

声明

摘要

主要符号表

1 前言

1．1 展青霉毒素概述

1．1．1 展青霉毒素的理化性质

1．1．2 展青霉毒素的来源及污染情况

1．1．3 展青霉毒素的危害及其限量标准

1．1．4 展青霉毒素常用的检测方法

1．1．5 展青霉毒素的结构类似物

1．2 分子印迹技术

1．2．1 分子印迹聚合物的形成机理

1．2．2 分子印迹聚合物的特性

1．2．3 分子印迹聚合物的聚合方法

1．2．4 分子印迹技术在传感器领域的应用

1．3 上转换荧光纳米材料

1．3．1 稀土上转换纳米材料简介

1．3．2 上转换材料的特点

1．3．3 上转换材料的基本组成

1．3．4 常用稀土纳米晶发光材料的制备方法

1．4 论文研究目的及意义

1．5 论文研究内容

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验药品和试剂

2．1．2 主要仪器设备及材料

2．1．3 主要溶液配制

2．2 实验方法

2．2．1 上转换荧光纳米晶UCNPs的制备、改性及二氧化硅包覆

2．2．2 UCNPs、水溶性UCNPs及UCNPs@SiO2的表征

2．2．3 荧光分光光度仪测试条件的确定及荧光性能的表征

2．2．4 Oxin荧光分子印迹聚合物UCNPs@MIPs的制备

2．2．5 荧光印迹聚合物的表征

2．2．6 吸附介质的选择

2．2．7 吸附动力学实验

2．2．8 静态吸附实验

2．2．9 吸附选择性和竞争性实验

2．2．10 实际样品的测定

3 结果与讨论

3．1 上转换荧光纳米材料UCNPs的发光机理

3．2 上转换荧光纳米材料UCNPs的荧光性能分析

3．3 上转换荧光纳米材料UCNPs改性的原理及条件优化

3．3．1 上转换荧光纳米材料UCNPs改性的原理

3．3．2 改性时间的选择

3．4 UCNPs@SiO2壳核结构的制备原理及条件优化

3．4．1 St?ber法制备UCNPs@SiO2壳核结构的原理

3．4．2 反应时间的选择

3．5 UCNPs、水溶性UCNPs及UCNPs@SiO2的表征

3．5．1 扫描电镜表征

3．5．2 透射电镜表征

3．5．3 傅立叶红外光谱表征

3．5．4 X射线衍射表征

3．6 荧光分子印迹聚合材料UCNPs@MIPs的制备及机理

3．7 荧光分子印迹聚合材料UCNPs@MIPs合成条件的优化

3．7．1 模板分子的选择

3．7．2 反应溶剂的选择

3．7．3 功能单体的选择

3．7．4 交联剂的选择

3．7．5 模板分子、功能单体与交联剂的配比

3．7．6 催化剂种类及用量的选择

3．7．7 反应时间和反应温度的选择

3．7．8 模板分子的敲除

3．8 荧光分子印迹聚合物的表征

3．8．1 红外光谱表征

3．8．2 扫描电镜表征

3．8．3 XRD表征

3．8．4 荧光稳定性的表征

3．9 分子印迹聚合物吸附实验

3．9．1 展青霉毒素对UCNPs@MIPs的荧光猝灭机理分析

3．9．2 吸附介质的选择

3．9．3 静态吸附实验

3．9．4 吸附动力学实验

3．9．5 荧光分子印迹聚合物选择性研究

3．10 分子印迹荧光检测方法的建立及方法线性范围和检出限的确定

3．11 实际样品的测定

3．12 分子印迹荧光检测法与高效液相色谱—紫外法(HPLC-UV)比较

3．12．1 展青霉毒素高效液相色谱法标准曲线的绘制

3．12．2 实际样品测定结果

3．12．3 两种分析检测方法的比较

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢