三聚氰胺检测基于Nitrogen-Doped碳点的荧光变化

文摘

为了确定三聚氰胺的浓度,nitrogen-doped碳点(非传染性疾病)作为荧光探针合成在一个步骤。尿酸和二乙三胺被用作碳源和氮源,分别。实验结果表明,非传染性疾病的荧光可以被汞离子(Hg淬火^{2 +})。由于碳氮杂环之间的协调力强的三聚氰胺和汞^{2 +}Hg的一部分^{2 +}与三聚氰胺三聚氰胺与Hg混合时相协调^{2 +}。然后,添加非传染性疾病的荧光被剩下的Hg淬火^{2 +}。因此,可以确定三聚氰胺的浓度。结果表明,该方法具有高灵敏度的测量范围宽,线性范围是50 - 400μg / L和800 - 2500μg / L,R²分别是0.997和0.988,与检测极限(LOD) 21.76μg / L。非传染性疾病是很容易制造,检测方法很容易实现。在这项研究中,建立了三聚氰胺检测的新方法,该方法对三聚氰胺检测可以为食品安全检测提供一些见解。

1。介绍

三聚氰胺(C₃H₆N₆),一种有机化合物与三嗪氮含量杂环,已广泛应用于塑料和涂料行业(1,2]。三聚氰胺的原料的主要使用三聚氰胺甲醛树脂(MF) (3]。MF是用作涂料、纸张和装饰面板,因为它利用不易燃性,耐水、耐热、绝缘。不幸的是,被掺假牛奶三聚氰胺由于其高氮含量(66%)通过一些非法商贩4,5]。长期摄入三聚氰胺会导致肾结石,阻塞性肾功能衰竭,甚至死亡,尤其是婴儿(6,7]。在这种背景下,食品中三聚氰胺的极限值是宣布于2011年在中国。婴幼儿配方奶粉中含有三聚氰胺的极限值是1毫克/公斤,和其他一般的食物,这是2.5毫克/公斤,特别是[8]。因此,有必要开发一种简单可行的方法,以满足需求的三聚氰胺的决心。

目前,三聚氰胺的检测方法有很多,如酶联免疫吸附剂测定(ELISA) [9,10),胶体金immune-chromatographic化验(GICA) [11),高效液相色谱法(HPLC) [12,13),液相色谱-光谱法(质)14,15),气相色谱-光谱法(气相)16,17),喷雾电离质谱(质)18),和近红外(NIR) [19]。这些方法有灵敏度高、精度高的优点。然而,这些方法可能有固有的缺点,复杂的预处理步骤,操作时间长。

荧光光谱(FS)可以反映出目标分子的特点。它可以用于定性或定量检测目标分子。荧光光谱技术已经应用于许多复杂的混合系统的精确检测,因为它具有选择性好,灵敏度高,操作简单,和小样本体积。到目前为止,为了提高检测的灵敏度,三聚氰胺的浓度,一些纳米材料作为荧光探针用于三聚氰胺的定量检测。利用金纳米粒子和CdTe量子点检测三聚氰胺的报道(20.- - - - - -24]。这些探针具有良好的灵敏度和选择性。与此同时,他们可能有高毒性的问题CdTe和金纳米粒子的高成本。因此,有必要寻找新的探针来检测三聚氰胺。

碳点被广泛应用于重金属离子、光催化作用,领导,和遥感由于其简单的合成,低成本,低毒性,和高特异性25,26]。为了检测三聚氰胺,荧光共振能量转移系统碳点和金纳米粒子之间建立了李(27]。杨利用比色传感器平台检测三聚氰胺通过使用碳点和银纳米复合材料(28]。朱提出了一个更简单和更具有成本效益的方法来检测三聚氰胺减少了Hg的碳点的荧光猝灭^{2 +}通过三聚氰胺的结合和汞^{2 +}(29日]。为了获得更加敏感和快速检测三聚氰胺的方法,进一步研究应该探索。

在这项研究中,一种间接的方法检测三聚氰胺的浓度使用系统的荧光强度。准备的非传染性疾病被用作荧光探针。机制的强有力的协调三聚氰胺之间的亲和力和汞^{2 +}非传染性疾病的荧光可以被Hg淬火^{2 +}。的melamine-Hg^{2 +}非传染性疾病系统建立了研究这三种材料之间的相互作用。系统的荧光强度之间的关系和三聚氰胺的浓度进行了研究。此外,该方法具有操作简单、检测时间短、灵敏度高的方法相比,采用其他的荧光探针。

2。材料和方法

2.1。试剂和仪器

三聚氰胺,尿酸(UA)、二乙撑三胺(DETA) Hg(没有₃)₂·H₂O,尿素、缩二脲、色氨酸(Trp),苯丙氨酸(检),酪氨酸(酪氨酸)、缬氨酸(Val),丙氨酸(Ala)和甘氨酸(g)获得化学试剂国药控股有限公司有限公司(上海,中国)。

荧光测量进行了使用FLS920P荧光光谱仪由爱丁堡,英国。吸收光谱收集在日本岛津公司UV2600吸收光谱仪。

2.2。合成的非传染性疾病

非传染性疾病是如前所准备论文报道(30.]。简而言之,UA (0.1 g)溶解在DETA (645μL)。混合解决方案从室温加热到170°C在油浴。温度是30分钟保持在170°C。然后,反应瓶冷却到室温后来自油浴。被丙酮洗后,沉淀被离心收集。干燥后,非传染性疾病被溶解在去离子水的吸光度0.15在350海里。然后,四种浓度的非传染性疾病传染性疾病通过稀释5倍,10倍、15倍,分别。最后,非传染性疾病被储存在4°C在黑暗中进一步使用。

2.3。Hg的荧光光谱和吸收光谱^{2 +}非传染性疾病

非传染性疾病(500μL)被添加到100μL硝酸汞(1 - 8毫米)。保持在室温下反应5分钟后,吸收光谱和荧光发射光谱(λ_前女友= 370海里)测量。激发和发射光光谱仪的狭缝宽度设置为2.5和1 nm,分别。

2.4。荧光光谱Melamine-Hg^{2 +}非传染性疾病

三聚氰胺的水溶液的浓度范围清廉mg / L配置。1.2毫米汞硝酸盐(100μL)三聚氰胺被添加到解决方案(3毫升)。保持在室温下反应后5分钟,500年μL非传染性疾病(稀释5倍)补充道。动摇了5分钟后,混合解决方案。然后,混合溶液的荧光发射光谱(λ_前女友= 370海里)测量。激发和发射狭缝宽度设置为2和1 nm,分别。

3所示。结果与讨论

3.1。光谱特性的非传染性疾病

的吸收光谱、荧光激发光谱和发射光谱测量的非传染性疾病,和结果如图所示1。有两个明显的吸收峰的波长279 nm和350 nm),这可能是相关的π- - - - - -sp的过渡²杂交和n -扩大吸收带C=O转换,分别30.]。兴奋在370 nm时,非传染性疾病表现出强烈的荧光在440海里。它可以观察到在图1insets,非传染性疾病的解决方案是淡黄色,当暴露在阳光和蓝色暴露在365 nm紫外线。

3.2。荧光猝灭Hg的非传染性疾病^{2 +}

混合解决方案的荧光发射光谱的非传染性疾病和硝酸汞的激发波长下得到了不同浓度370纳米(图2(一个))。插图是图的荧光峰强度变化与汞的浓度^{2 +}。可以看出,非传染性疾病的荧光强度迅速降低汞的浓度^{2 +}逐渐增加。当汞的浓度^{2 +}6毫米时,荧光强度淬火非传染性疾病的93.6%。它表明有一种强烈淬火Hg之间的关系^{2 +}和非传染性疾病。然而,随着汞的浓度^{2 +}继续增加到8毫米,荧光猝灭程度的非传染性疾病的比例仅从93.6%上升到96%。猝灭荧光的倾向往往是平的。为了避免过度的汞^{2 +}从影响三聚氰胺检测的敏感性,汞的浓度^{2 +}选为6毫米。实验表明,荧光猝灭程度的非传染性疾病的传染性疾病和Hg关系密切^{2 +}在相同的体积比稀释。在前面的研究提出了淬火过程是1分钟30.]。为了结合汞^{2 +}和非传染性疾病更完全,实验中的混合时间设置为5分钟。

混合解决方案的吸收光谱与不同浓度的硝酸汞测量和非传染性疾病(图2 (b))。可以看出,非传染性疾病的吸收峰在350海里,Hg变化不明显^{2 +}被添加到解决方案系统。吸收光谱是没有改变,这表明非传染性疾病是一个动态猝灭的荧光猝灭。由于受激分子之间的相互作用和冷却器,荧光猝灭。它表明,有很强的亲和力、Hg之间更快的螯合反应^{2 +}和非传染性疾病组。非传染性疾病的电子结构改变,激子的分布的影响。与一个有效的电子转移过程,激子的非辐射的复合是提升(31日,32]。

3.3。Melamine-Hg的机制^{2 +}非传染性疾病系统检测三聚氰胺

非传染性疾病的荧光发射光谱,melamine-Hg NCDs-melamine混合解决方案^{2 +}非传染性疾病的混合溶液,NCDs-Hg^{2 +}混合解决方案测量(λ_前女友(图= 370海里)3)。可以看出,非传染性疾病的荧光猝灭的Hg^{2 +}黑线。非传染性疾病并不影响三聚氰胺的荧光显示为灰色的线。如图所示为红线,三聚氰胺(3 mg / L)和Hg混合^{2 +}。然后,添加非传染性疾病。此时,荧光自Hg的非传染性疾病是只灭的18.6%^{2 +}部分受三聚氰胺。

melamine-Hg的过程^{2 +}非传染性疾病系统方案所示1(29日]。首先,非传染性疾病可以产生很强的荧光的激发下光(λ_前女友= 370海里)。然后,非传染性疾病的荧光可以被Hg淬火^{2 +}方案1的第一行。当一个混合解决方案的三聚氰胺和汞^{2 +}添加到非传染性疾病、三聚氰胺是协调与Hg的一部分吗^{2 +}由于三聚氰胺和Hg之间的协调力强^{2 +}二线的计划1。非传染性疾病的荧光猝灭,剩下的汞^{2 +}。最后,非传染性疾病具有明显的荧光强度与三聚氰胺的浓度之间的关系。Hg越少^{2 +}是免费的,因为三聚氰胺的浓度就越高。荧光猝灭非传染性疾病的Hg越少^{2 +}系统,荧光强度越高(21,33]。根据这种机制,间接的检测三聚氰胺的使用非传染性疾病和汞^{2 +}是意识到。

3.4。三聚氰胺的混合序列的优化,Hg^{2 +}非传染性疾病,

的顺序添加三聚氰胺,Hg^{2 +}非传染性疾病,对实验的影响更大。NCDs-Hg的荧光发射光谱^{2 +}混合解决方案,melamine-Hg^{2 +}非传染性疾病的混合溶液,melamine-NCDs-Hg^{2 +}混合解决方案,和NCDs-Hg^{2 +}三聚氰胺混合解决方案如图4(λ_前女友= 370海里)。

图中可以看到4系统的荧光强度有一定的差异由于添加的顺序不同。灰线的荧光强度接近黑线。它表明,非传染性疾病和汞^{2 +}有很强的亲和力、混合后相对稳定。他们不会受到添加三聚氰胺的影响。蓝线的荧光强度也接近黑线。它表明汞^{2 +}很快将被优先或结合非传染性疾病被添加到混合解决方案的三聚氰胺和非传染性疾病,导致三聚氰胺和Hg未能协调吗^{2 +}。红线的荧光强度明显高于黑线。非传染性疾病只是部分的荧光猝灭,因为汞柱^{2 +}首先是结合三聚氰胺。因此,本研究中选择添加三聚氰胺的顺序和汞^{2 +}混合,然后添加非传染性疾病。

3.5。非传染性疾病的优化三聚氰胺的浓度测定

非传染性疾病的浓度更大影响三聚氰胺的检测。比较的荧光峰强度melamine-Hg(归一化)^{2 +}非传染性疾病系统如图5。实验条件是三聚氰胺=清廉mg / L, Hg^{2 +}= 6毫米,非传染性疾病(黑线);三聚氰胺=清廉mg / L, Hg^{2 +}= 1.2毫米,非传染性疾病被稀释5倍(红线);三聚氰胺=清廉mg / L, Hg^{2 +}= 0.6毫米,非传染性疾病被稀释10倍(蓝线);和三聚氰胺=清廉mg / L, Hg^{2 +}= 0.4毫米,非传染性疾病(灰色线)稀释15倍。

由于汞的结合^{2 +}和三聚氰胺,系统的荧光强度增加而增加的三聚氰胺的浓度。然而,Hg^{2 +}并非完全受三聚氰胺,三聚氰胺的浓度是清廉mg / L由于高浓度的汞^{2 +}显示为黑色的线。在这种情况下有较低的灵敏度。如图所示为红线,Hg的减少^{2 +}浓度使其只需要少量的三聚氰胺与它合作。三聚氰胺浓度0 - 4 mg / L时,系统的荧光强度逐渐增加,敏感性较高当三聚氰胺的浓度增加。系统的荧光强度已成为平浓度时的4到10 mg / L。这个条件是本文中使用。如图所示蓝色和灰色线,低浓度的三聚氰胺检测到(0 - 1 mg / L)有更好的灵敏度,当汞的浓度^{2 +}再次降低。但是,当三聚氰胺的浓度高(1 - 4毫克/升),检测灵敏度降低,因为此时非传染性疾病的数量也小,荧光强度弱。因此,为了检测三聚氰胺的高灵敏度,非传染性疾病(稀释5倍)和Hg^{2 +}(1.2毫米)和实验条件选择。

3.6。三聚氰胺浓度的测定

三聚氰胺的浓度使用melamine-Hg探测到^{2 +}非传染性疾病的系统。系统的荧光发射光谱图所示6(λ_前女友= 370海里,非传染性疾病被稀释5倍,Hg^{2 +}= 1.2毫米,三聚氰胺=清廉mg / L)。从这个数字明显,系统的荧光强度逐渐增加三聚氰胺浓度的增加。

图的插图6(一)的图是系统的荧光峰强度。系统的荧光强度增加而增加的三聚氰胺的程度。它有一个更高的灵敏度,当三聚氰胺的浓度0 - 3 mg / L。系统的荧光强度的增加趋势往往是平当三聚氰胺浓度3 - 4 mg / L。然后,系统的荧光强度没有明显改变时,三聚氰胺浓度的4到10 mg / L。它表明,Hg^{2 +}在解决方案已经完全受三聚氰胺。

从数据可以看出6 (b)和6 (c)非传染性疾病,作为荧光探针,具有良好的检测性能测量三聚氰胺的浓度。当三聚氰胺浓度为0 - 2500μg / L,有两个线性范围。线性范围是50 - 400μg / L和800 - 2500μg / L,相关系数(R²)分别为0.997和0.988,LOD是21.76μg / L。计算误差由三个独立集的三聚氰胺的解决方案。

来验证melamine-Hg的选择性^{2 +}非传染性疾病的系统,我们调查的荧光响应系统在不同干扰物质的存在。我们选择了几种常见氨基酸组包含分子包括尿素、缩二脲,色氨酸(Trp),苯丙氨酸(检),酪氨酸(酪氨酸)、缬氨酸(Val),丙氨酸(Ala)和甘氨酸(g)。氨基酸的影响包含分子系统如图7。

为方便比较,我们设置了相同浓度的这些样本到0.4毫米。黑条显示这些样品的荧光峰强度(归一化)和非传染性疾病。可以看出,没有明显的差异这些样品的荧光强度与非传染性疾病的混合,这意味着这些样品没有在非传染性疾病的重大影响。蓝色的酒吧是汞的荧光峰强度^{2 +}与非传染性疾病的混合。非传染性疾病的荧光可以被Hg淬火^{2 +}。自从三聚氰胺可以结合汞^{2 +},非传染性疾病的荧光猝灭Hg的一小部分^{2 +}在第一次的红酒吧。体系的荧光强度相对较高。然后,这些氨基酸包含分子样品melamine-Hg取代三聚氰胺^{2 +}非传染性疾病的系统。结果显示在其他红酒吧。其他样品的荧光强度接近蓝色的酒吧。这表明这些amino-containing样品不会对系统产生重大影响。它也证明了系统的结合机制三嗪氮含量杂环三聚氰胺和汞^{2 +}。

为了证明该方法的重复性和quasidetermination,标准进行了实验。表1提供三聚氰胺飙升的回收率和相对标准偏差和用去离子水。可以看出,复苏的三聚氰胺对这些样本计算在92.92 - -106.01%的范围与令人满意的结果。相对标准偏差(RSD)计算实验重复5次相同的条件下,在1.77 - -4.5%的范围,说明这个系统的一个很好的重现性。结果表明,melamine-Hg^{2 +}非传染性疾病的系统是可靠的检测三聚氰胺的浓度。

此外,本研究与其他三聚氰胺检测方法。表2提供了线性范围、LOD和检测时间不同的荧光探针三聚氰胺检测的文献[27,29日,34,35]。

4所示。结论

总之,检测三聚氰胺的浓度的方法基于荧光强度的变化非传染性疾病的探索。通过使用在melamine-Hg淬火和互动的机制^{2 +}非传染性疾病的系统,建立了检测方法。然后,三聚氰胺的浓度之间的关系和系统的荧光强度。结果表明,非传染性疾病的制造工艺简单,检测方便和快速,灵敏度高,测量范围大。两个线性范围50 - 400μg / L和800 - 2500μ21.76 g / L, LODμg / L,R²分别是0.997和0.988。敏感的检测三聚氰胺是揭示和研究工作可以带来食品安全检测的新景象。

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。

确认

作者非常感谢国家重点研发项目(2018 yfc1604204-3),国家食品科学与工程一级学科建设项目(JUFSTR20180302),中国国家自然科学基金(61378037)和江苏省重点研究和发展项目(BE2020756)财政支持。

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