使用PDMS等离子腔ser衬底对阿斯巴甜的检测

文摘

表面增强拉曼光谱(ser)是用于简单和敏感检测人工甜味剂阿斯巴甜纯净水。摘要空腔形成自发的银离子滴,液体聚二甲硅氧烷(PDMS)作为ser衬底集成等离子纳米粒子光学设备。首先,阿斯巴甜粉和阿斯巴甜溶液的拉曼光谱特性进行了分析。其次,阿斯巴甜的影响内容在纯净水ser强度研究通过PDMS等离子腔准备测试样品。第三,ser校准曲线建立了通过使用阿斯巴甜的特征峰强度,阿斯巴甜的浓度和良好的线性关系中添加纯净水和特征峰强度1588 (±5)cm - 1。线性回归方程和相关系数(r)y= 11412.73874x+ 107.36722和0.99593,分别。阿斯巴甜在纯净水的平均回收率101 - 106%,相对标准偏差(RSD)是0.121 - -0.496%。实验结果表明,使用这种方法可以检测到正确的阿斯巴甜在纯净水中预计将用于识别和检测在纯净水甜味剂。

1。介绍

阿斯巴甜(N-l -α-aspartyl-l-phenylalanine甲酯)是一种低热量的人造甜味剂,大约150 - 200倍比糖还甜(1]。它广泛用于许多食品和饮料,尤其是软饮料(2]。作为食品和饮料的甜味剂阿斯巴甜是目前允许使用在100多个国家3]。阿斯巴甜的可接受的限制,一个人每天都可以安全地食用,一生没有风险估计为50毫克/公斤体重;饮料含有阿斯巴甜在最大允许水平的600 mg / L (4,5]。因此,为了提高纯水的味道,一些制造商将在其产品中添加少量的阿斯巴甜。与阿斯巴甜食物补充应该标记为“阿斯巴甜(含苯丙氨酸)”,因为阿斯巴甜含有苯丙氨酸,苯丙酮尿症患者和(北大)不能代谢安非他命,也可能危及情报和神经和潜在威胁孕妇。此外,阿斯巴甜会导致其不耐受的患者有症状,如头痛、抽搐、恶心、变态反应(6]。所以,需要一些方法来检测阿斯巴甜的内容添加到食物。

有各种各样的方法来检测和量化阿斯巴甜的食品,如高压液相色谱法(7),毛细管电泳(8,9,伏安和测量电流的方法10,11)、酶系统(12,13),和分光光度法14,15]。然而,大多数这些方法耗时或高度昂贵;其中一些需要密集的样品预处理,实验过程更加复杂。

表面增强拉曼光谱(ser)已经成为一个成熟和强大的分析技术,因为它结合了拉曼光谱的指纹识别能力和plasma-enhanced敏感性,使其有效的超灵敏检测。温家宝杨等人伪造Gr-AgNPs-C.w。ser基质具有良好的灵活性和可重复性(16]。陆等人设计了AuNPs / WS2@AuNPs混合ser衬底(17,18]。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)是广泛应用于生物检测、光学设备,和其他领域由于其稳定的化学性质,无毒性,优秀的机械灵活性和低成本。同时,PDMS是一个重要的ser衬底材料。其良好的塑性和灵活性使ser传感器容易融入表面不同的形状和大小(19,20.]。辛格et al。21]的PDMS银奈米棒数组作为活跃的3 d ser基质。一次性和灵活的基质研究了辛格等人可以承受拉伸应变(30%22]。同时,PDMS也适合大面积的制备灵活的活性基质,包括转移印花技术(19)和荫罩方法(23]。

摘要等离子腔由硝酸银和PDMS报道。等离子腔结合ser被用来检测阿斯巴甜的内容添加到纯净水。首先,理论计算了阿斯巴甜分子的拉曼光谱,拉曼光谱和ser光谱的阿斯巴甜和纯净水,纯净水添加与阿斯巴甜进行了分析。其次,阿斯巴甜的效果除了在ser强度(特征峰高)纯化水进行了研究。最后,阿斯巴甜的浓度之间的线性回归方程和1588±5厘米⁻¹ser强度在纯净水。

2。材料和方法

2.1。材料和试剂

Sylgard - 184聚二甲硅氧烷弹性体基地和184年Sylgard聚二甲硅氧烷弹性体固化剂是买从道康宁公司(美国密歇根州)。阿斯巴甜是购自Ehrenstorfer博士公司,德国,纯度为97.7%。后来的操作没有纯化,直接使用。硝酸银是由化学试剂国药控股有限公司提供纯净水,这是本品牌纯饮用水,从超市购买。

2.2。仪器

实验设备是英国通过一系列共焦拉曼光谱仪。激励源是532海里倍频Nd: YAG激光。

2.3。实验方法

2.3.1。制备基于PDMS等离子腔

衬底制备根据Inhee崔的24)方法和优化(如图1(一))。首先,弹性体基地和固化剂sylgard - 184重和混合在一个烧杯的质量比10:1。烧杯中的混合物搅拌大力约20分钟,动摇了超声波10分钟,然后放置在真空中消除泡沫的混合物。此后,准备PDMS演员和固定在培养皿中(直径35毫米,17毫米高度)。

然后,硝酸银溶液浓度为50μg / mL, 100μL的解决方案是吸收吸管枪,慢慢地滴到准备液体PDMS表面。水的表面张力是高于液体PDMS(约72.8 mN / m,大约22 - 25 mN / m),硝酸银溶液形式目前硝酸银溶液中球体的PDMS为液体。同时,银离子扩散到液体PDMS与剩余Si-H集团和反应,和银离子逐渐减少银纳米粒子(25]。最后,培养皿是治愈23°C (24]72小时,银离子表面逐渐积累形成的腔凝固过程的PDMS和等离子腔(如图1 (b))。

硝酸银溶液的浓度,我们做了比较实验。我们准备了500μ50 g / Lμ5 g / Lμ0.5 g / Lμ0.05 g / L,μg / L的硝酸银溶液中。因为不同的密度,腔的位置由硝酸银在PDMS(如图是不同的1 (c))。浓度过高时,形成腔PDMS下沉至底部,上面没有开放,不容易使用。因此,我们选择使用50μg / L的硝酸银PDMS腔做准备。

2.3.2。样品测试

固化后,用去离子水冲洗,用氮气吹干头发三次。避免氧化纳米银和ser效应,影响腔不应干了很长一段时间。测量的纯水解决方案与阿斯巴甜被注入腔3分钟,然后洗净,晒干。阿斯巴甜吸附的ser频谱等离子腔由一个通过共焦拉曼光谱仪检测。共焦拉曼光谱仪的参数如下:激光源,532海里;权力,12.5兆瓦;物镜,长50 x焦点;和曝光时间,20多岁。腔的光束集中在底部通过50 x显微镜的物镜和分裂到CCD通过衍射光栅滤波器的每毫米1800行。

2.4。计算的细节

阿斯巴甜的几何优化和正常模式计算与Gaussian09程序进行。混合B3LYP方法执行6-31 + + G (d, p)基组。阿斯巴甜的稳定理论结构呈现在图2。

3所示。结果与讨论

3.1。拉曼光谱的阿斯巴甜的分子

阿斯巴甜的计算和实验光谱的比较在水溶液如图3。可以看出,实验结果接近理论的结果。

3.2。ser样品的光谱特征

ser的频谱PDMS等离子腔,纯化水、饱和溶液的阿斯巴甜(10000 mg / L在室温下,作为上层清液),阿斯巴甜粉,阿斯巴甜水溶液在图所示4,阿斯巴甜的主要特征峰可以清楚地观察到。,958,1005,1032,1207,1588,1604厘米⁻¹仍然可以观察到阿斯巴甜的饱和溶液。其中,特征峰在1588(±5)和1604年(±5)厘米⁻¹可以增强PDMS等离子腔。根据阿斯巴甜的分子结构,特征峰在1588厘米⁻¹归因于NH、CH、CH₂弯曲振动,NH平面弯曲振动;特征峰在1605厘米⁻¹是由于C = C伸缩振动,首席运营官吗⁻不对称伸缩振动和北半球₃⁺弯曲振动。因此,ser特征峰在1588(±5)厘米⁻¹可以选择的ser特征峰的检测阿斯巴甜在纯净水。总之,它是可行的,检测由ser阿斯巴甜中添加纯净水。

3.3。吸附时间对爵士的影响强度

阿斯巴甜的纯化水溶液的浓度为0.3 mg / L PDMS等离子腔进行了测试。测试样品的吸附时间的PDMS等离子腔设置为1分钟,3分钟,5分钟,7分钟,10分钟和15分钟。之间的关系特征峰强度和吸附时间如图5。可以看出,特征峰的强度逐渐增加,吸附时间和倾向于稳定在3分钟。这表明ser增强效应的组合产生的纳米银粒子表面的衬底PDMS等离子腔与阿斯巴甜在纯水是最好的吸附时间是3分钟,所以最佳吸附时间是3分钟。

3.4。ser校准曲线和预测结果

拉曼测试光源的稳定性通过使用拉曼光谱仪的修正后的硅衬底。激光功率为1.25兆瓦,曝光时间是1。测量强度和时间之间的关系如图6。从结果可以看出,激光具有良好的稳定性和可量化利用ser特征峰强度。

图7显示了水溶液的ser曲线添加了不同浓度的阿斯巴甜的PDMS等离子腔。可以看出,ser的特征峰强度随浓度的增大而增大阿斯巴甜在纯净水补充道。

因此,阿斯巴甜在水溶液的浓度之间的关系和特征峰强度在1588(±5)厘米⁻¹成立,如图8。可以看出第一个特征峰的强度随浓度的增加,然后下降,达到一定浓度后趋于稳定。原因是,当阿斯巴甜在纯化水的浓度达到一定值,纳米银粒子的PDMS等离子体室不能继续吸附更多的阿斯巴甜分子,其中一些脱落。

在随后的研究中,0.005 - -0.05 mg / L的浓度范围是测试样本在每个浓度测试三次,和阿斯巴甜水溶液的浓度之间的关系曲线,建立了特征峰的强度。如图9,发现这一领域的浓度和强度之间的关系是线性的,和线性回归方程y= 11412.73874x+ 107.36722。

阿斯巴甜在纯净水的浓度预测使用ser上面获得的校准曲线,和预测结果如表所示1。阿斯巴甜在纯净水的平均回收率101 - 106%,相对标准偏差(RSD)是0.121∼0.496%,这表明,该方法具有良好的预测效果,满意的重现性。阿斯巴甜的检测极限纯净水可以达到0.002 mg / L。实验结果表明,本文采用的方法更简单和更快的比其他传统的检测方法,它可以提供重要的技术支持阿斯巴甜在纯净水的检测。

4所示。结论

一个简单的和敏感的方法使用PDMS等离子腔作为ser增强基质开发检测的阿斯巴甜在纯净水补充道。阿斯巴甜的特征峰进行了计算和测量。样本加法和吸附时间的影响分析了阿斯巴甜的特征峰的强度。阿斯巴甜的浓度之间的良好的线性关系中添加纯净水和峰值强度我_1588年1588(±5)厘米⁻¹获得了。线性回归方程和相关系数(r)y= 11412.73874x+ 107.36722和0.99593,分别。本文提出的预处理方法简单和快速。阿斯巴甜中添加纯净水的检出限可以达到0.002 mg / L。因此,本文提出的方法是一个很好的检测方案快速检测的阿斯巴甜在纯净水补充道。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(61378037)、国家食品科学与技术一级学科项目(JUFSTR20180302)和中国国家重点研发项目(2018 yfc1604204和2018 yfd0400402)。

引用

1. S.-F。周”,安培计的生物传感器测定人工甜味剂阿斯巴甜的一个固定化bienzyme系统,”分析师,卷121,不。1,第73 - 71页,1996。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. w·s·Tsang m·a·克拉克和f·w·帕里什,”阿斯巴甜的确定及其分解产物在软饮料反相色谱法与紫外检测,”农业与食品化学杂志》上,33卷,不。4、734 - 738年,1985页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. 郭y, y、m .你们和f·s·詹姆斯,“分离和同时测定四个人造甜味剂在食品和饮料的离子色谱法,“杂志的色谱,卷1085,不。1,第146 - 143页,2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. k·迈斯特·m·克罗格,r·卡瓦胡椒“低热量甜味剂和其他糖替代品:安全问题的评论,“综合评价在食品科学和食品安全,5卷,不。2、形成反差,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. 欧洲食品安全署委员会食品添加剂和营养来源添加到食品(ANS),“欧洲食品安全署科学的观点重新评估的阿斯巴甜(951 E)作为一种食品添加剂,”欧洲食品安全署收藏,11卷,不。12,263页,2013年。视图:谷歌学术搜索
6. b . a . Magnuson g . a .牛蒡j . Doull et al .,“阿斯巴甜:安全性评价基于当前的使用水平,法规,和毒理学和流行病学研究,“关键在毒理学评论,37卷,不。8,629 - 727年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. m . Grembecka p . Baran a . Błażewicz z Fijałek, p . Szefer,”阿斯巴甜的同时测定,acesulfame-K,糖精,柠檬酸,苯甲酸钠在各种食品中使用HPLC-CAD-UV /爸爸,”欧洲食品研究和技术,卷238,不。3、357 - 365年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. a . b .贝加莫j . a . Fracassi达席尔瓦和d·p·德·耶稣,“阿斯巴甜的同时测定,糖精,糖精和acesulfame-K软饮料和桌面甜味剂配方通过毛细管电泳与电容耦合非接触电导检测,”食品化学,卷124,不。4、1714 - 1717年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. m·a·Cantarelli r . g . Pellerano e . j . Marchevsky和j . m .卡密̃”同时测定糖精和商业noncaloric甜味剂阿斯巴甜使用PLS-2多元校正方法和验证通过毛细管电泳,”农业与食品化学杂志》上卷,56号20日,第9349 - 9345页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. r . a . Medeiros a·e·d·卡瓦略r . c . Rocha-Filho和o . Fatibello-Filho”同步方波伏安测定使用电极掺硼金刚石阿斯巴甜和糖精,”Talanta,卷76,不。3、685 - 689年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. f .瞿Z.-H。气,K.-N。刘,S.-F。谅解备忘录”,阿斯巴甜通过离子色谱测定电化学综合测量电流的检测,“杂志的色谱,卷850,不。1 - 2、277 - 281年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. d·肖和m . m . f . Choi,”阿斯巴甜的光学生物传感器bienzyme-immobilized蛋壳膜和oxygen-sensitive optode膜,“分析化学,卷74,不。4、863 - 870年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. r·m·佩纳j·l·f·c·利马和m·l·m·f·s . Saraiva”顺序注射分析流系统酶测定阿斯巴甜,“分析Chimica学报,卷514,不。1,37-43,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. 美国阿曼塔、美国Garrigues和m . de la Guardia”红外光谱测定在桌面甜味剂阿斯巴甜和acesulfame-K,”农业与食品化学杂志》上,52卷,不。26日,第7803 - 7798页,2004年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. j . d . a . Nobrega o . Fatibello-Filho, i d . c .维埃拉”流动注射光度法测定阿斯巴甜的饮食产品,”分析师,卷119,不。9日,第2104 - 2101页,1994年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. w·杨,李z z . y . Lu”Graphene-Ag nanoparticles-cicada翅膀混合系统明显的ser性能和DNA分子检测,”光学表达,27卷,不。3、3000 - 3013年,2019页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. 惠普z . y . Lu Si, z,“敏感、可再生的、稳定的3 d电浆混合动力车与双层WS2 nanospacer ser分析,“光学表达,26卷,不。17日,第21641 - 21626页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. m .索尼·库马尔·r·斯拉,d .天神和s . k . Sharma”高度敏感,灵活的ser传感器基于Ag)装饰的孔雀石绿的检测微结构PDMS基片从芋头叶制作模板,“传感器和执行器B:化学卷,246年,第486 - 477页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. m .索尼t . Arora, r·斯拉·库马尔a .索尼和s . k . Sharma”一体化的高度敏感与铝氧化的石墨烯micro-interdigitated电极阵列为基础的分子传感器检测水氟阴离子,”IEEE传感器杂志,16卷,不。6,1524 - 1531年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. 库马尔,d . k .罗德尼·高尔n . Neeti p . Mishra和j·p·辛格“灵巧的方法制造的扣PDMS银奈米棒阵列作为细菌传感活跃的3 d ser的笼子里,”化学通讯,51卷,不。62年,第12414 - 12411页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. j·p·辛格·h·楚,j . Abell r·a·特里普和y赵,“灵活和耐机械应变基质大面积ser活跃,”纳米级,4卷,不。11,3410年,页2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. c . h . Lee m . e . Hankus l .田p . m . Pellegrino和s . Singamaneni”高度敏感的表面增强拉曼散射基底滤纸含有电浆纳米结构的基础上,“分析化学,卷83,不。23日,第8958 - 8953页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. 崔,y Shin j .歌曲et al .,“有效的交付antigen-encapsulin纳米树突细胞融合导致抗原肿瘤细胞毒性T细胞激活和拒绝,“ACS Nano,10卷,不。8,7339 - 7350年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. J.-X。王许董,c, h . et al .,“增强敏感的免疫测定:非竞争性噬菌体anti-immune复杂试验测定孔雀石绿和leucomalachite绿色,”农业与食品化学杂志》上,卷62,不。34岁,8752 - 8758年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. 答:美国城市,沈x, y王et al .,“三维电浆制备”纳米快报,13卷,不。9日,第4403 - 4399页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2020 lvm陈等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。