一种利用CdTe量子点定量检测沙丁胺醇的方法

摘要

本发明提供一种利用CdTe量子点定量检测沙丁胺醇的方法，通过将表面修饰了巯基乙酸的CdTe量子点与待测物质沙丁胺醇在磷酸盐缓冲液进行混合均匀之后，采用分子荧光光度计对体系的荧光强度检测，即可实现对沙丁胺醇的痕量检测，这是由于在弱碱性的溶液体系中，表面修饰了带负电的羧基的CdTe量子点与带正电荷的目标分子沙丁胺醇通过静电相互作用形成新的复合体系，造成荧光淬灭；检测结果表明，沙丁胺醇对CdTe量子点的荧光淬灭具有较高的灵敏度和较宽的线性范围，从而利用CdTe量子点荧光强度的改变，实现对沙丁胺醇的定量检测，且本发明所述的利用CdTe量子点定量检测沙丁胺醇的方法，实验操作非常简单，检测时间短，分析成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用CdTe量子点定量检测沙丁胺醇的方法，属于沙丁胺 醇的检测领域。

背景技术

沙丁胺醇属于β-受体激动剂，能使动物体内的营养成分由脂肪向肌肉转 移，表现出营养再分配效应，进而调控动物体的物质代谢，增强脂肪分解， 促进蛋白质合成，显著提高胴体瘦肉率和饲料报酬。但是，β-受体激动剂易 在动物组织，特别是内脏中蓄积残留，其通过食物链进入人体后可引发肌肉 震颤、心律失常、头痛等症状，严重者可能危及生命。鉴于以上原因，我国 已于1997年将沙丁胺醇、克伦特罗、莱克多巴胺等β-受体激动剂列为禁止在 饲料和养殖家畜饮用水中使用的药品。但是，目前仍有养殖者将其违法使用 在畜牧业中，引发药物残留，从而对消费者健康造成严重损害。

中国专利CN104251898公开了一种膜透析-液相色谱串联质谱测定畜产 品中多种β-受体激动剂残留的方法，具体步骤如下：(1)样品前处理：准确 称取5g粉碎好的样品，加入20ml0.02mol/L乙酸铵缓冲液(用乙酸调成 pH4-5)，混匀，超声20分钟，8000转离心5分钟，上清液移入透析袋中，将 透析袋浸入盛有400-500ml0.02mol/L乙酸铵缓冲液(pH4-5)的棕色烧杯中， 放入转子，将烧杯置于磁力搅拌器上进行透析，搅拌转速以杯内形成涡旋带 动透析袋转动，透析袋不下沉为准，杯外罩上不透明袋子，时间为6h。透析 完成后取出透析袋，将烧杯中的透析液调至pH至9-10，移入1L的梨形分流 漏斗中，加入40ml溶剂(环己烷:乙酸乙酯＝4:1)，萃取2次，合并萃取液进 行旋蒸，用0.1％甲酸水溶液(v/v)定容成1.0ml，供HPLC-MS/MS测定分析； (2)HPLC-MS/MS测定：采用外标法测定β-受体激动剂的含量，液相色谱 柱采用Thermo Hypersil Gold(2.1mm×100mm,3μm)，填料选自十八烷基键合 相硅胶，流动相为0.1％甲酸水溶液A-乙腈B，流速为0.2ml/min，梯度洗脱 条件为：t＝0min，96％A，4％B；t＝2min，96％A，4％B；t＝5min，77％A，23％B； t＝12min，5％A，95％B；t＝28min，44％A，56％B；t＝24min，5％A，95％B； t＝24.1min，96％A，4％B；t＝32min，96％A，4％B；质谱条件为：电喷雾电离 源正离子扫描ESI⁺，多反应监测模式MRM；电喷雾电压：5.5kV；离子源温度： 550℃，雾化气压力GSI：40psi；辅助气流速GS2：60psi，气帘气压力CUR： 40psi；碰撞室入口电压EP：10V；碰撞室出口电压CXP：13V，监测分析物 的离子对进行药物残留确证分析。

上述方法先采用膜透析进行样品前处理，之后再采用液相色谱串联质谱 测定畜产品中多种β-受体激动剂，然而，上述检测方法存在样品前处理复杂、 检测过程繁琐、分析成本高、检测周期长、仪器昂贵、难以操作等问题，难 以进行现场操作，在实际应用中受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中采用液相色谱串联质谱检测 畜产品中β-受体激动剂时，存在样品前处理复杂、检测过程繁琐、分析成本 高、检测周期长、仪器昂贵、难以操作等问题，从而提出一种操作简单、成 本低并能够实现快速测定沙丁胺醇的CdTe荧光传感器及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于沙丁胺醇检测的CdTe量子点的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别称取0.12g-0.13g碲粉和0.07g-0.09g硼氢化钠，并加入1-2ml高纯 水，在冰水浴条件下进行搅拌反应，即得透明的NaHTe溶液；

(2)称取0.1-0.2gCdCl₂·2.5H₂O溶于200ml高纯水中，再加入100μL巯基乙 酸，形成乳白色悬浊液体系；

(3)先用0.1mol·L^-1NaOH溶液调节所述悬浊液体系的pH为10-12，预充氮 气30min，再在氮气保护下加入步骤(1)所述的NaHTe溶液，控制Cd²⁺、HTe^-、 巯基乙酸的摩尔比为0.8-1.0:0.4-0.5:1.5-2.5，即得褐色的CdTe量子点前驱体；

(4)将所述的CdTe量子点前驱体转移至反应釜中，在140-160℃加热 5-60min，经冷却、洗涤、离心即得所述的CdTe量子点。

一种利用所述的CdTe量子点定量检测沙丁胺醇的方法，其包括如下步骤：

(a)制作Stern-Volmer曲线的线性回归方程：

配制一系列不同浓度的沙丁胺醇标准工作溶液，并将其分别移至5ml的比 色管中，向每个所述比色管中均加入1.5ml浓度为1.45×10^-3mol/L的CdTe溶液， 用pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液定容，摇匀后用分子荧光光度计检测上述各个体 系的荧光强度F；同时，取1.5ml浓度为1.45×10^-3mol/L的CdTe溶液加入到5ml 的比色管中，用pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液定容，摇匀后用分子荧光光度计检 测体系的荧光强度F₀；

以沙丁胺醇浓度为横坐标，以F₀/F为纵坐标，即得沙丁胺醇对CdTe量子 点荧光淬灭的Stern-Volmer曲线的线性回归方程；

(b)分别取1.5ml所述的CdTe溶液和含沙丁胺醇的样品液加入到5ml的比 色管中，用pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液定容，摇匀使其充分反应后用分子荧光 光度计检测得到体系的荧光强度，与Stern-Volmer曲线的线性回归方程对照， 即得所述样品液中沙丁胺醇的含量。

步骤(a)和步骤(b)中，所述荧光强度的检测条件均为：激发波长为 365nm，激发和发射狭缝宽度均为5nm。

所述沙丁胺醇的标准工作溶液的浓度分别为0.042×10^-6、0.084×10^-6、0.126 ×10^-6、0.168×10^-6、0.210×10^-6、0.252×10^-6、0.420×10^-6、0.630×10^-6、0.84×10^-6、 1.26×10^-6、1.68×10^-6、2.10×10^-6mol/L。

所述Stern-Volmer曲线的线性回归方程分为两部分，所述沙丁胺醇的浓度 范围为0.042×10^-6-0.420×10^-6时，所述的Stern-Volmer曲线的线性回归方程为 0.8428×10⁶C+1.0434，线性相关系数为0.976；

所述沙丁胺醇的浓度范围为0.420×10^-6-2.10×10^-6mol/L时，Stern-Volmer曲 线的线性回归方程为F₀/F＝0.1491×10⁶C+1.3078，线性相关系数为0.999。

所述含沙丁胺醇的样品液为猪尿。

所述猪尿经过如下预处理：

取猪尿样品液，用NaOH溶液调节pH为7.0，过滤并将收集滤液，即得待 测样品液。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的利用CdTe量子点定量检测沙丁胺醇的方法，通过将 表面修饰巯基乙酸的CdTe量子点与待测物质沙丁胺醇在磷酸盐缓冲液进行混 合均匀，之后采用分子荧光光度计对体系的荧光强度检测，即可实现对沙丁 胺醇的痕量检测，这是由于在弱碱性的溶液体系中，表面修饰了带负电的羧 基的CdTe量子点与带正电荷的目标分子沙丁胺醇通过静电相互作用形成新的 复合体系，造成荧光淬灭，从而利用CdTe量子点荧光强度的改变，实现对沙 丁胺醇的定量检测，结果显示，沙丁胺醇在0.042×10^-6-0.420×10^-6mol/L的范 围内和0.420×10^-6-2.09×10^-6mol/L的范围内，沙丁胺醇的浓度与相对荧光强度 F₀/F均呈现良好的线性关系，线性相关系数分别高达0.976和0.999，从而说 明沙丁胺醇对CdTe量子点的荧光淬灭具有较高的灵敏度和较宽的线性范围， 本发明所述的利用CdTe量子点定量检测沙丁胺醇的方法，实验操作非常简单， 检测时间短，分析成本低，检出限较低为2×10^-8mol/L，加标回收率较高为 86.6％-95.8％，能够有效避免现有技术中采用液相色谱串联质谱检测畜产品中 β-受体激动剂时，存在样品前处理复杂、检测过程繁琐、分析成本高、检测 周期长、仪器昂贵、难以操作等问题。

(2)本发明所述的CdTe量子点定量检测猪尿中沙丁胺醇的方法，还对 所述猪尿进行预处理，以有效去除猪尿样品中金属离子的干扰。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施 例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述的CdTe量子点的TEM图；

图2是本发明所述的CdTe量子点的XRD图；

图3是本发明所述的CdTe量子点的荧光光谱图；

图4是本发明所述CdTe量子点对不同浓度沙丁胺醇的淬灭光谱变化图；

图5是沙丁胺醇对CdTe量子点荧光淬灭的Stern-Volmer曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

1、仪器和试剂

分子荧光光度计(型号：F7000，由日立公司提供)；

沙丁胺醇标准品购自sigma。

2、Stern-Volmer曲线和检出限

(1)取沙丁胺醇的标准溶液，以pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液为溶剂，逐 级稀释得到一系列沙丁胺醇的标准工作溶液，所述标准工作溶液中沙丁胺醇 的浓度分别为0.042×10^-6、0.084×10^-6、0.126×10^-6、0.168×10^-6、0.210×10^-6、 0.252×10^-6、0.420×10^-6、0.630×10^-6、0.84×10^-6、1.26×10^-6、1.68×10^-6、2.10× 10^-6mol/L；

(2)将上述系列浓度的沙丁胺醇标准工作溶液分别移至5ml的比色管中， 向每个所述比色管中均加入1.5ml浓度为1.45×10^-3mol/L的CdTe溶液，用pH＝7.4 的磷酸盐缓冲溶液定容，摇匀后用分子荧光光度计检测上述各个体系的荧光 强度分别为F1＝1040、F2＝1015、F3＝995.1、F4＝963.3、F5＝931.3、F6＝846.7、 F7＝813.2、F8＝764.8、F9＝735.5、F10＝695、F11＝619.4、F12＝569.3；检测条 件为：激发波长为365nm，激发和发射狭缝宽度均为5nm；

另外取一个5ml的比色管并加入1.5ml浓度为1.45×10^-3mol/L的CdTe溶液， 用pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液定容，摇匀后用分子荧光光度计检测上述空白样 品体系(不含沙丁胺醇)的荧光强度F₀为1141，检测条件为：激发波长为365nm， 激发和发射狭缝宽度均为5nm；

对于上述系列浓度的沙丁胺醇标准工作溶液，检测得到的相对荧光强度 分别为F₀-F1＝99、F₀-F2＝126、F₀-F3＝146、F₀-F4＝177.7、F₀-F5＝209.7、F₀-F6＝ 293.4、F₀-F7＝327.8、F₀-F8＝376.2、F₀-F9＝405.5、F₀-F10＝445.5、F₀-F11＝521.6、 F₀-F12＝571.7；

(c)以沙丁胺醇浓度为横坐标，相对荧光强度为纵坐标，即得所述沙丁 胺醇对CdTe量子点荧光淬灭的Stern-Volmer曲线，如图5所示；

所述Stern-Volmer曲线的线性回归方程分为两部分，所述沙丁胺醇的浓度 范围为0.042×10^-6-0.420×10^-6mol/L时，所述的Stern-Volmer曲线的线性回归方 程为F₀/F＝0.8428×10⁶C+1.0434，线性相关系数为0.976；所述沙丁胺醇的浓度 范围为0.420×10^-6-2.10×10^-6mol/L时，所述的Stern-Volmer曲线的线性回归方 程为F₀/F＝0.1491×10⁶C+1.3078，线性相关系数为0.999，从而说明沙丁胺醇对 CdTe量子点的荧光淬灭具有较高的灵敏度和较宽的线性范围；

将空白样品体系连续11次进行荧光强度的平行检测，结果显示，测量的 标准偏差为0.0021，并根据3倍标准偏差计算出本方法检测沙丁胺醇的检出限 为2×10^-8mol/L。

3、样品的测定

实施例1

本实施例提供一种利用CdTe量子点定量检测猪尿样品液中沙丁胺醇的方 法，所述猪尿样品液为阴性样品，已知所述阴性猪尿样品液中不含沙丁胺醇， 将其作为盲样用于检测，检测方法包括如下步骤：

(a)所述CdTe量子点的制备，具体如下：

(1)分别称取0.1276g碲粉和0.0800g硼氢化钠，并加入1ml高纯水，迅速 用封口膜封住封口，同时插入注射针头与外界相通，在冰水浴和强磁力搅拌 条件下进行反应4h，静置10min，即得略带粉红色透明的NaHTe溶液；

反应方程式如下：

4NaBH₄+2Te+7H₂O＝2NaHTe+Na₂B₄O₇+14H₂↑

(2)称取0.12gCdCl₂·2.5H₂O溶于200ml高纯水中，再加入100μL巯基乙酸， 形成乳白色悬浊液体系；

(3)先用0.1mol·L^-1NaOH溶液调节所述悬浊液体系的pH为12，通高纯氮 气30min，然后在氮气保护下加入210μL步骤(1)制备得到的所述NaHTe溶液， 控制溶液中Cd²⁺、HTe^-、巯基乙酸的摩尔比为1.0:0.42:2.0，即得褐色的CdTe 量子点前驱体；

(4)将所述的CdTe量子点前驱体转移至聚四氟乙烯内衬的水热合成反应 釜中，置于160℃烘箱中加热50min，经冷却、洗涤、离心即得所述的CdTe量 子点；

(b)利用所述的CdTe量子点定量检测沙丁胺醇，具体如下：

取猪尿样品液，用NaOH溶液调节pH为7.0，过滤并将收集滤液，即得 待测样品液；

分别取1.5ml所述的CdTe溶液和所述的待测样品液加入到5ml的比色管 中，用pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液定容，摇匀使其充分反应后用分子荧光光度 计检测得到体系的荧光强度F为1141，检测条件为：激发波长为365nm，激发 和发射狭缝宽度均为5nm，扫描速度为1200nm/min；

与Stern-Volmer曲线的线性回归方程对照，即可得出所述阴性猪尿样品液 中不含沙丁胺醇，检测结果与所述阴性猪尿样品液中不含沙丁胺醇的事实相 一致。

图1所示为所述CdTe量子点的TEM图，从图中可以看出，所述CdTe量子 点的形貌为球形，分散性好，粒径为4.5nm且分布均一。

图2所示为所述CdTe量子点的XRD图，从图中可以看出，衍射峰位分别为： 25.76、42.16和48.36，对应于CdTe立方晶系的(111)，(220)，(311)三个晶面， 为了进行对比，XRD谱图下方标出了体块闪锌矿CdTe(实线)和CdS(虚线)，发 现这三个值介于CdTe和CdS之间，但偏向于CdTe晶体，从而说明所述CdTe量 子点属于闪锌矿立方晶相。

图3所示为本实施例所述CdTe量子点的荧光光谱图，从图中可以看出，所 述CdTe量子点的荧光性能较好，选择365nm激发时，其荧光发射的最大波长 位于550nm，且峰形对称性好，其荧光强度高达7624。

如图4所示为所述的CdTe量子点对不同浓度沙丁胺醇的淬灭光谱变化图， 图中曲线由上至下对应沙丁胺醇的浓度依次增大，即图中最上面的曲线对应 沙丁胺醇的浓度最小为0，最下面的曲线对应沙丁胺醇的浓度最大为2.10×10^-6mol/L，因此，由图4可以看出，随着沙丁胺醇浓度从0增加到2.10×10^-6mol/L， 体系的荧光强度逐渐下降到初始值的50.10％。

实施例2

本实施例提供一种利用CdTe量子点定量检测猪尿样品液中沙丁胺醇的方 法，检测方法包括如下步骤：

(a)CdTe量子点的制备，具体如下：

(1)分别称取0.12g碲粉和0.0900g硼氢化钠，并加入2ml高纯水，迅速用 封口膜封住封口，同时插入注射针头与外界相通，在冰水浴和强磁力搅拌条 件下进行反应4h，静置10min，即得略带粉红色透明的NaHTe溶液；

(2)称取0.1gCdCl₂·2.5H₂O溶于200ml高纯水中，再加入100μL巯基乙酸， 形成乳白色悬浊液体系；

(3)先用0.1mol·L^-1NaOH溶液调节所述悬浊液体系的pH为10，通高纯氮 气30min，然后在氮气保护下加入210μL步骤(1)制备得到的所述NaHTe溶液， 控制溶液中Cd²⁺、HTe^-、巯基乙酸的摩尔比为0.8:0.4:1.5，即得褐色的CdTe量 子点前驱体；

(4)将所述的CdTe量子点前驱体转移至聚四氟乙烯内衬的水热合成反应 釜中，置于140℃烘箱中加热30min，经冷却、洗涤、离心即得所述的CdTe量 子点。

(b)利用所述的CdTe量子点定量检测沙丁胺醇，具体如下：

取猪尿样品液，用NaOH溶液调节pH为7.0，过滤并将收集滤液，即得 待测样品液；

(2)分别取1.5ml所述的CdTe溶液和步骤(1)所述的待测样品液加入到 5ml的比色管中，用pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液定容，摇匀使其充分反应后用分 子荧光光度计检测得到体系的荧光强度F为1140，检测条件为：激发波长为 365nm，激发和发射狭缝宽度均为5nm，扫描速度为1200nm/min；

与Stern-Volmer曲线的线性回归方程对照，即可得出所述猪尿样品液中沙 丁胺醇的含量为＜0.042×10^-6mol/L。

实施例3

本实施例提供一种利用CdTe量子点定量检测猪尿样品液中沙丁胺醇的方 法，检测方法包括如下步骤：

(a)CdTe量子点的制备，具体如下：

(1)分别称取0.13g碲粉和0.0700g硼氢化钠，并加入1.5ml高纯水，迅速 用封口膜封住封口，同时插入注射针头与外界相通，在冰水浴和强磁力搅拌 条件下进行反应4h，静置10min，即得略带粉红色透明的NaHTe溶液；

(2)称取0.2gCdCl₂·2.5H₂O溶于200ml高纯水中，再加入100μL巯基乙酸， 形成乳白色悬浊液体系；

(3)先用0.1mol·L^-1NaOH溶液调节所述悬浊液体系的pH为11，通高纯氮 气30min，然后在氮气保护下加入210μL步骤(1)制备得到的所述NaHTe溶液， 控制溶液中Cd²⁺、HTe^-、巯基乙酸的摩尔比为1.0:0.5:2.5，即得褐色的CdTe量 子点前驱体；

(4)将所述的CdTe量子点前驱体转移至聚四氟乙烯内衬的水热合成反应 釜中，置于150℃烘箱中加热10min，经冷却、洗涤、离心即得所述的CdTe量 子点。

(b)利用所述的CdTe量子点定量检测沙丁胺醇，具体如下：

取猪尿样品液，用NaOH溶液调节pH为7.0，过滤并将收集滤液，即得 待测样品液；

(2)分别取1.5ml所述的CdTe溶液和步骤(1)所述的待测样品液加入到 5ml的比色管中，用pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液定容，摇匀使其充分反应后用分 子荧光光度计检测得到体系的荧光强度F为862.2，检测条件为：激发波长为 365nm，激发和发射狭缝宽度均为5nm，扫描速度为1200nm/min；

与Stern-Volmer曲线的线性回归方程对照，即可得出所述阳性猪尿样品液 中沙丁胺醇的含量为1.04×10^-7mol/L。

为了验证本发明检测方法的精确度和准确性，采用现有技术中比较成熟 的高效液相色谱串联质谱技术测定猪尿样品液中沙丁胺醇的含量，检测结果 为1.04×10^-7mol/L，从而表明采用本发明所述方法检测猪尿样品液中沙丁胺醇 的含量与采用高效液相色谱串联质谱技术测定的结果一致。

4、加标回收率

将沙丁胺醇的标准溶液加入到空白猪尿样品液(即猪尿的阴性样品液) 中，控制加标浓度分别为0.75×10^-7、1.5×10^-7、1.8×10^-7mol/L，按照本发明实 施例所述的利用CdTe量子点定量检测猪尿样品液中沙丁胺醇的方法进行实 验，每个加标浓度下进行6次平行测量，取平均值，根据实际加标量和检测 结果，计算猪尿样品液的加标回收率如表1所示，样品液的加标回收率为 86.6％-95.8％。

表1-加标样品液的平行测量

加标量(×10^-7mol/L) 0.75 1.5 1.8 实际测定平均值 0.65±0.08 1.34±0.18 1.72±0.22 回收率(％) 86.7±0.06 89.3±0.27 95.9±0.12

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的 限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可做出其 它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而 由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。