CN103487430B - 一种三价铝离子检测试剂及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三价铝离子检测试剂及检测方法，具体地，本发明提供了一种含有有效量的肽类化合物包裹的银纳米粒子的三价铝离子检测试剂或试剂盒，及用所述的试剂或试剂盒检测三价铝离子的方法。本发明的试剂盒具有检测快速，实验条件简易，结果准确等特征。

Description

一种三价铝离子检测试剂及检测方法

技术领域

本发明涉及离子检测领域，具体地，本发明涉及一种三价铝离子检测试剂，及通过该试剂进行三价铝离子检测的方法。

背景技术

化工生产、冶金工业等排放物中含有大量金属离子，如铅、铝等，造成了对水、土壤和大气等的污染，给环境带来极大危害。金属污染与有机污染不同，不少有机污染物可通过环境自身的净化分解而使污染毒性降低或消除，而金属污染物毒性大、不易降解且具有富集性，被定为第一类污染物。此外，金属可以通过食物链富集，危害人类健康。因此，开发快速、廉价、方便、准确的检测金属离子的方法势在必行。

铝是地壳中含量最丰富的金属元素，2012年中国原铝产量是13,594,000吨，世界原铝产量是30,120,000吨。铝在人体内是慢慢蓄积起来的，其引起的毒性缓慢、且不易察觉，然而，一旦发生代谢紊乱的毒性反应，后果非常严重。世界卫生组织规定铝的每日摄入量为0-0.6mg/kg，即一个60kg的人每天允许最大摄入量为36mg。铝离子能降低像乌头酸酶、异构酶、谷氨酸脱氢酶和δ-氨基乙酰丙酸脱氢酶等酶的活性。同时研究表明铝离子能诱导脑组织的氧化应激，而这被认为是阿尔海默茨病发生过程中一个可能的毒性试剂，所以铝是阿尔海默茨病的一个致病因子且损害人体神经中枢。我国规定食物中铝的残留量要≤100mg/kg(GB2760-2011食品添加剂使用标准，P49)。我国饮用水中三价铝离子的最高允许浓度为0.2mg/L(GB 5749-2006中华人民共和国国家标准--生活饮用水卫生标准,P3)。

目前，三价铝离子的常用分析方法有铬天青S分光光度法、水杨基荧光酮氯代十六烷基吡啶分光光度法、无火焰原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法(GB/T 5750.6-2006中华人民共和国国家标准--生活饮用水标准检验方法-金属指标P1-12)，以及乙二胺四乙酸二钠滴定法(GB 4702.5-2008-T金属铬铝含量的测定乙二胺四乙酸二钠滴定法和火焰原子吸收光谱法P1-3)。但这些方法耗时长，且处理过程复杂等，难以实现对铝污染现场的快速、实时检测。

综上所述，本领域尚缺乏一种能够快速、简便、灵敏地检测成分复杂的样品中的三价铝离子的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够快速、简便、灵敏地检测成分复杂的样品中的三价铝离子的方法。

本发明的第一方面，提供了一种三价铝离子的检测试剂，所述试剂包括有效量的肽类化合物包裹的银纳米粒子。

在另一优选例中，所述的试剂为溶液。

在另一优选例中，所述的“包裹”指防止银纳米粒子产生团聚。

在另一优选例中，所述试剂中，肽类化合物包裹的银纳米粒子的浓度为2.0×10^-4M～2.0×10^-6M，以银元素的浓度计算。

在另一优选例中，所述的肽类化合物是被氨基酸类化合物功能化的肽类化合物。

在另一优选例中，所述的肽类化合物选自下组：双甘肽、杆菌肽、L-肌肽、硫链丝菌肽、还原型L-谷胱甘肽、氧化型L-谷胱甘肽、丙谷二肽、力肽，或其组合。

在另一优选例中，所述的肽类化合物为还原型L-谷胱甘肽和/或力肽。

在另一优选例中，所述的肽类化合物是2-15肽，较佳地为2-5肽和/或10-15肽。

在另一优选例中，所述的肽类化合物是还原性肽类化合物。

在另一优选例中，所述的肽类化合物包裹的银纳米粒子是被氨基酸类化合物功能化的肽类化合物包裹的银纳米粒子。

在另一优选例中，所述的“包裹”指防止银纳米粒子产生团聚。

在另一优选例中，所述氨基酸类化合物选自下组：甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺，或其组合。

在另一优选例中，所述的氨基酸是还原性氨基酸。

在另一优选例中，所述的“功能化”指与肽类化合物相互作用。

在另一优选例中，所述试剂的肉眼比色检测下限为1.2μM。

在另一优选例中，所述试剂利用紫外-可见光谱方法的检测下限为≤0.16μM。≤0.16μM。

本发明的第二方面，提供了一种三价铝离子的检测试剂盒，其特征在于，所述试剂盒包括组分(a)和组分(b)，其中，组分(a)选自下组：

(a1)银纳米粒子；和/或

(a2)水溶性银纳米粒子前驱体，或水溶性银纳米粒子前驱体水溶液；和

还原性试剂，所述的还原性试剂用于将水溶性纳米粒子前驱体转化为银纳米粒子；

组分(b)包括：

(b1)肽类化合物；和

(b2)任选的氨基酸类化合物；和

(b3)任选的pH调节试剂。

在另一优选例中，所述的肽类化合物选自下组：双甘肽、杆菌肽、L-肌肽、硫链丝菌肽、还原型L-谷胱甘肽、氧化型L-谷胱甘肽、丙谷二肽、力肽，或其组合。

在另一优选例中，所述的肽类化合物为还原型L-谷胱甘肽和/或力肽。

在另一优选例中，所述氨基酸类化合物选自下组：甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺，或其组合。

在另一优选例中，所述的pH调节试剂为强酸和/或强碱，较佳地，所述的pH调节试剂选自下组：氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸、盐酸。

在另一优选例中，所述的水溶性银纳米粒子前驱体为水溶性银盐；和/或

所述的还原性试剂选自下组：L-抗坏血酸、柠檬酸、盐酸羟胺、硼氢化钠、硼氢化钾，或其组合。

在另一优选例中，所述的还原性试剂为硼氢化钠(NaBH₄)和/或硼氢化钾(KBH₄)。

本发明的第三方面，提供了一种如本发明第一方面所述的试剂的制备方法，所述方法包括步骤：

提供一水溶性银纳米粒子前驱体的水溶液；

在上述溶液中加入还原性试剂，得到含有银纳米粒子的组合物；

在所述组合物中加入肽类化合物，得到肽类化合物包裹的银纳米粒子检测液。

在另一优选例中，所述的制备方法还包括步骤：在所述检测液中加入氨基酸类化合物。

在另一优选例中，所述的制备方法还包括步骤：调节所述检测液的pH值至4.0-10.0，较佳地，调节所述检测液的pH值至5.0-8.0。

在另一优选例中，所述的水溶性银纳米粒子前驱体的水溶液是市售或现制的水溶液。

本发明的第四方面，提供了一种三价铝离子的检测方法，所述方法包括：用如本发明第一方面所述的试剂或如本发明第二方面所述的试剂盒检测待测样品中的三价铝离子。

在另一优选例中，所述的检测方法是定性检测方法和/或定量检测方法。

在另一优选例中，所述的待测样品是环境样品或生物样品。

在另一优选例中，所述的待测样品为水溶液。

在另一优选例中，所述的待测样品是选自下组的样品经过处理制成的水溶液：环境水样、土壤、大气粉尘、食品、人体组织。

在另一优选例中，所述的待测样品是选自下组的样品：河水水样、湖水水样、工矿水样、电器水样、电镀水样、土壤水溶液、大气可吸入颗粒物水溶液、食品水溶液、人体体液水溶液。

在另一优选例中，所述方法包括步骤：

提供一如本发明第一方面所述的检测试剂；

将待测样品加入所述的检测试剂中，形成检测混合液；和

通过所述检测混合液的光谱学特征，判断待测样品中是否存在三价铝离子和/或判断待测样品中三价铝离子的浓度。

在另一优选例中，所述的检测试剂通过如本发明第三方面所述的制备方法得到。

在另一优选例中，用如本发明第二方面所述的试剂盒中的各组分组合，从而得到所述的检测试剂。

在另一优选例中，所述的光谱学特征选自下组：颜色、吸光度、透光度，或其组合。

在另一优选例中，所述方法还包括：用肉眼观察所述检测混合液的颜色。

在另一优选例中，所述方法还包括：用仪器分析方法检测所述检测混合液的颜色。

在另一优选例中，所述的仪器分析方法选自下组：分光光度检测法、紫外-可见吸收光谱法。

在另一优选例中，所述方法还包括：将与所加入的待测样品体积相同的去离子水加入所述的试剂中，形成对照混合液；和

通过所述对照混合液和所述检测混合液的颜色差，判断待测样品中是否存在三价铝离子和/或判断待测样品中三价铝离子的浓度。

在另一优选例中，所述的检测试剂通过如权利要求6所述的制备方法得到。

在另一优选例中，用如权利要求4所述的试剂盒中的各组分组合，从而得到所述的检测试剂。

在另一优选例中，所述方法包括：

用所述检测混合液与标准样品进行比较，判断待测样品中是否存在三价铝离子和/或判断待测样品中三价铝离子的浓度。

在另一优选例中，所述方法包括：对所述检测混合液作光谱分析，并将所得结果与标准曲线对比。

在另一优选例中，所述的标准曲线是通过如下方法制得：

向如本发明第一方面所述的试剂中分别加入不同含量的含三价铝离子的试剂，制得含有不同浓度的三价铝离子的多个检测混合液；

测量各检测混合液的光谱学特征；

绘制“检测混合液的光谱学特征-三价铝离子浓度”曲线，或绘制“相对光谱学特征-三价铝离子浓度”曲线，作为标准曲线。

在另一优选例中，所述的检测混合液的光谱学特征是各检测混合液的紫外-可见吸光度或紫外-可见透光度。

在另一优选例中，所述的相对光谱学特征是各检测混合液相对对照混合液的紫外-可见吸光度之差。

在另一优选例中，所述的含三价铝离子的试剂选自下组：三价铝盐、氢氧化铝、三价铝盐溶液，或其组合。

在另一优选例中，所述方法包括：用所述检测混合液与标准比色卡进行对比。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1是本发明的谷胱甘肽包裹的银纳米粒子的TEM(a)和动态光散射(b)表征。

图2是本发明的谷胱甘肽包裹的银纳米粒子对铝离子干扰性检测的比色照片及紫外-可见检测光谱图；其中，除空白样品外，其他各溶液中相应金属离子的浓度为20.0μM。

图3是本发明的谷胱甘肽包裹的银纳米粒子检测不同浓度的铝离子的灵敏度比色照片(a)和紫外-可见光谱检测图(b)。

图4是本发明的谷胱甘肽包裹的银纳米粒子利用紫外-可见分光光度计对铝离子检测的线性工作曲线。

具体实施方式

本发明人经过长期而深入的研究，意外地发现，在肽类化合物和氨基酸类化合物存在下，银纳米粒子溶液可呈现一种第一颜色，而当上述溶液体系中加入极少量的三价铝离子后，所述的溶液体系的颜色会发生改变。基于上述发现，发明人制备了一种检测三价铝离子的试剂。所述的试剂能够快速、简便地检测成分复杂的样品中的三价铝离子，检测现象明显，检测下限低，对实验环境和仪器的要求低，非常适合用于在普通实验室中或野外定性或定量地检测三价铝离子。

术语

如本文所用，术语“样品”指任何含有三价铝离子的物质，如泥土样品、环境样品、生物样品等。优选地，若样品为非水溶液状态，可通过本领域的常规技术手段预处理，转化为水溶液状态。所述的样品水溶液中可以含有任何杂质，如其他金属离子、有机可溶性杂质、微生物、尘土等。本发明所述的样品中三价铝离子的含量没有特别限制，可低至0.16μM。

如本文所用，术语“强酸”和“强碱”指溶于水或熔融状态下能够完全电离的酸或碱。

术语“检测混合液”指待测样品与本发明的试剂以及含的溶液形成的混合液。

术语“对照混合液”指标准样品与本发明的试剂以及含的溶液形成的混合液。所述的标准样品可以是已知三价铝离子浓度的样品，或不含三价铝离子的空白样品。

术语“银纳米粒子前驱体”指能够在水溶液中用于制备或转化为银纳米粒子的物质，较佳地，所述的前驱体为水溶性，如银盐等。

三价铝离子检测试剂（试剂盒）

本发明提供了一种三价铝离子的检测试剂，所述试剂包括有效量的肽类化合物包裹的银纳米粒子如图1所示。

其中，所述的肽类化合物可以是任意能与银纳米粒子和三价铝络合的肽类化合物，包括(但并不限于)：双甘肽、杆菌肽、L-肌肽、硫链丝菌肽、还原型L-谷胱甘肽、氧化型L-谷胱甘肽、丙谷二肽、力肽，或其组合。

在另一优选例中，所述的肽类化合物为还原型L-谷胱甘肽和/或力肽。

优选地，所述的肽类化合物包裹的银纳米粒子是被氨基酸类化合物功能化的肽类化合物包裹的银纳米粒子。用于功能化的氨基酸类化合物可以是二十种常见氨基酸中任选的一种或多种，在另一优选例中，所述氨基酸类化合物选自下组：甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺，或其组合。

所述的试剂可以是预制备的，也可以是现制备的。在本发明的另一个优选例中，所述的试剂可以通过以下组分混合制备而成：

银纳米粒子，所述的银纳米粒子可以通过水溶性银纳米粒子前驱体或水溶性银纳米粒子前驱体水溶液与还原性试剂混合制得，所述的还原性试剂用于将水溶性纳米粒子前驱体还原为银纳米粒子；

肽类化合物；

任选的氨基酸类化合物；和

任选的pH调节试剂。

所述的pH调节试剂用于将试剂的pH值调节到适合显色且能够排除干扰物（金属离子等，如图2所示）的值，较佳地，所述的调节试剂为强酸和/或强碱，所述的pH调节试剂选自下组：氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸、盐酸。

所述的水溶性银纳米粒子前驱体是可以转化为银纳米粒子的水溶性物质，如水溶性银盐。

所述的还原性试剂是能够将所述的水溶性银纳米粒子前驱体转化为银纳米粒子的物质，包括(但并不限于)：L-抗坏血酸、柠檬酸、盐酸羟胺、硼氢化钠、硼氢化钾，或其组合。

在另一优选例中，所述的还原性试剂为硼氢化钠(NaBH₄)和/或硼氢化钾(KBH₄)。

所述的试剂可以通过上述各组分混合从而制备，一种较优选的制备方法包括步骤：

提供一水溶性银纳米粒子前驱体的水溶液；

在上述溶液中加入还原性试剂，得到含有银纳米粒子的组合物；

在所述组合物中加入肽类化合物，得到肽类化合物包裹的银纳米粒子检测液。

在另一优选例中，所述的制备方法还包括步骤：在所述检测液中加入氨基酸类化合物。

在另一优选例中，所述的制备方法还包括步骤：调节所述检测液的pH值至4.0-10.0，较佳地，调节所述检测液的pH值至5.0-8.0。

在另一优选例中，所述的水溶性银纳米粒子前驱体的水溶液是市售或现制的水溶液。

三价铝离子检测方法

本发明所采取的技术方案为：采用氨基酸类化合物功能化一种肽类化合物包裹的银纳米粒子，通过氨基酸类化合物、肽类化合物与Al³⁺的选择性络合，导致银纳米粒子聚集，引起银纳米粒子溶液的颜色发生变化，实现对水溶液中Al³⁺的快速、简便检测。

具体地，本发明提供的三价铝离子的检测方法包括：用本发明提供的试剂或本发明提供的试剂盒，检测待测样品中的三价铝离子。

在另一优选例中，所述的检测方法是定性检测方法和/或定量检测方法。

在另一优选例中，所述的待测样品是环境样品或生物样品。

在另一优选例中，所述的待测样品为水溶液。

在另一优选例中，所述的待测样品是选自下组的样品经过处理制成的水溶液：环境水样、土壤、大气粉尘、食品、人体组织。

在另一优选例中，所述的待测样品是选自下组的样品：河水水样、湖水水样、工矿水样、电器水样、电镀水样、土壤水溶液、大气可吸入颗粒物水溶液、食品水溶液、人体体液水溶液。

在另一优选例中，所述方法包括步骤：

将一定体积的待测样品加入本发明的试剂中，形成检测混合液；或用本发明的试剂盒中的各组分组合，形成检测试剂，再将一定体积的待测样品加入所述检测试剂中，形成检测混合液；和

通过所述检测混合液的光谱学特征，如颜色、吸光度、透光度等参数，判断待测样品中是否存在三价铝离子和/或判断待测样品中三价铝离子的浓度。

所述的检测混合液的颜色可以通过任意方法检测，如通过肉眼分辨，标准比色卡比对，也可以通过仪器分析方法，如分光光度检测法、紫外-可见吸收光谱法、等。

如，在本发明的一个优选例中，可以通过空白实验，制备一对照混合液，与检测混合液相比对从而判断待测样品中三价铝离子的浓度。具体方法包括：将与所加入的待测样品体积相同的去离子水加入本发明的试剂中，形成对照混合液；或用本发明的试剂盒中的各组分组合，形成检测试剂，再将将与所加入的待测样品体积相同的去离子水加入所述检测试剂中，形成对照混合液。通过比较所述对照混合液和所述检测混合液的光谱学参数，判断待测样品中是否存在三价铝离子和/或判断待测样品中三价铝离子的浓度。

在其他的实施例中，所述的对照混合液可以是用已知三价铝离子浓度的标准样品制备的检测混合液。如，可以根据行业标准或国家标准，配制具有特定浓度三价铝离子的标准样品并制备对照混合液，并与待测样品制备的检测混合液对比，从而得出待测样品中三价铝离子的浓度是否符合标准。

在本发明的其他优选例中，也可以预制已知浓度的标准样品，用所述检测混合液与标准样品进行比较，判断待测样品中是否存在三价铝离子和/或判断待测样品中三价铝离子的浓度。所述的标准样品可以是已知浓度的检测混合液，也可以是与特定浓度的检测混合液颜色相同或光学性质相同(如吸光度、透光度等)的比色卡或其他比色装置。

在另一优选例中，所述方法还包括对所述检测混合液作光谱分析，并将所得结果与预制的标准曲线对比，从而判断待测样品中三价铝离子的浓度。

在另一优选例中，所述方法包括：用所述检测混合液与标准比色卡进行对比。

在本发明的一个优选例中，所述的Al³⁺检测方法包括如下步骤：

(1)在搅拌的条件下，向含有水溶性银盐的水溶液中加入还原剂硼氢化物制备银纳米粒子，之后加入肽类化合物作包裹剂，制得肽类化合物包裹的银纳米粒子检测液；

(2)量取两份体积相同的步骤(1)制得的银纳米粒子溶液，分别加入相同量的氨基酸类化合物功能化银纳米粒子，并调节其酸碱性，形成第一混合溶液和第二混合溶液；分别向所述的第一混合溶液和第二混合溶液中加入等体积的去离子水和待检测溶液，混合均匀后，形成第三混合液和第四混合液；

(3)对比第三混合液与第四混合液的颜色，若第四混合液变橙红色或颜色加深，则被检测水溶液中存在Al³⁺；如果所述的第四混合溶液的颜色与所述的第三混合溶液的颜色保持一致且第四混合溶液的紫外可见吸收峰相对于第三混合溶液的紫外可见吸收峰位置及强度均没有变化，则判定被检测水溶液中不存在Al³⁺。

上述的步骤(3)中，若第四混合液的颜色相对于第三混合液的颜色变为橙红色颜色加深，则判定被检测水溶液中含有Al³⁺，并且Al³⁺的浓度大于或等于1.2μM。

在本发明的另一优选例中，还能够通过预制反映水溶液Al³⁺浓度与紫外可见吸收强度关系的标准曲线图，利用所述的第四混合液的紫外可见吸收强度(A)与标准曲线图进行对比，得到所述的第四混合液中Al³⁺的浓度。

在另一优选例中，所述的标准曲线图的绘制方法如下：

(1)按照所述的检测混合液的配制方法，配制一系列含有不同浓度Al³⁺的检测混合液；

(2)分别扫描200～900nm波长下的紫外可见吸收曲线；

(3)以每种混合液412nm和395nm吸收强度比(A₄₁₂/A₃₉₅)为纵坐标，各水溶液中的Al³⁺浓度为横坐标，绘制标准曲线。

将所述的第四混合液的紫外可见吸收强度(A)与标准曲线图进行对比，即可得到所述的检测混合液中Al³⁺的浓度。

本发明的主要优点：

(1)本发明提供了一种高灵敏度的Al³⁺离子检测试剂或试剂盒，所述的试剂或试剂盒使用方法简单，检测快速，实验现象明显，测试结果准确。

(2)本发明提供了一种新型的用于检测水溶液中Al³⁺的方法，该方法对设备要求低，即使利用裸眼也可快速地检测出溶液中是否含有Al³⁺，实现对水溶液中Al³⁺的简便、快速检测，肉眼分辨的检测下限可以达到1.2μM，远低于国家标准规定的饮用水中铝离子最大允许浓度。尤其适合用于在普通实验室中或野外定性或半定量地检测三价铝离子。

(3)使用本发明方法结合Al³⁺浓度与紫外可见吸收强度关系的标准曲线图，还可以进一步检测出低于1.2μM的样品水溶液中Al³⁺的浓度，进一步提高检验精度；同时，通过样品的吸收强度与已知浓度的标准样品的吸收强度的比较，可以进行定量检测，检测方法快速，简便，准确度高。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。

通用方法：标准曲线的制作

(1)制备本发明的检测液：所述的检测液可以通过以下方法制备：

取2.0mL 20mM的硝酸银溶液加入到187.5mL去离子水中，搅拌10分钟，加入6.4mL0.1M硼氢化钠水溶液，搅拌5分钟，然后逐滴加入4.0mL 1mM的L-谷胱甘肽(还原型)水溶液，在室温下持续搅拌2小时，即得到L-谷胱甘肽(还原型)包裹的银纳米粒子检测液。

在上述制备得到的含有L-谷胱甘肽(还原型)包裹的银纳米粒子检测液中量取适量，加入L-半胱氨酸作为检测液，用0.1M的盐酸调节其pH至6.0。

(2)制备标准样品：用去离子水和铝盐(如AlCl₃)配制一系列铝离子浓度依次为0.4μM、0.8μM、1.2μM、1.6μM、2.0μM和4.0μM的溶液，分别向各不同浓度的溶液0.2mL中加入相同且等体积(0.8mL)的检测液样品。静置10分钟。

(3)绘制标准曲线：对上述制备得到的标准样品进行紫外可见分光光度计测量，观察在300-700nm范围内紫外可见吸收强度的变化，结果如图3所示。记录在412nm和395nm处标准样品的吸光度数值的比值，并以标准样品的浓度作为横坐标，吸光度比值作为纵坐标，绘制标准曲线。绘制的标准曲线如图4所示。

实施例1：河水水样中Al³⁺的检测

(1)制备检测液：取2.0mL 20mM的硝酸银溶液加入到187.5mL去离子水中，搅拌10分钟，加入6.4mL 0.1M硼氢化钠水溶液，搅拌5分钟，然后逐滴加入4.0mL 1mM的L-谷胱甘肽(还原型)水溶液，在室温下持续搅拌2小时，即得到L-谷胱甘肽(还原型)包裹的银纳米粒子检测液。

(2)待检测水样采集：用水样采集瓶在河的三个不同地点的一定深度(20～50cm)处采集水样，然后用盐酸调节其pH至约为5.0(也可使用与盐酸同等摩尔浓度的氢氧化钠溶液回调)，得到待检测水样。

(3)在步骤(1)制备得到的含有L-谷胱甘肽(还原型)包裹的银纳米粒子检测液中量取适量加入L-半胱氨酸作为检测液，用0.1M的盐酸调节其pH至6.0。

(4)准备两个同样规格的试管A和试管B，分别向试管A和试管B中加入体积为0.8mL的检测液样品。

(5)分别向试管A和试管B中加入0.2mL的去离子水和待检测水样，观察试管A和试管B中检测液颜色变化的情况。10分钟内，如果试管B中检测液相对于试管A检测液的颜色变橙红色或颜色加深，则判定待检测水样中含有Al³⁺，且浓度大于或等于1.2μM；如果10分钟内试管B检测液相对于试管A检测液的颜色没有发生变化，则判定待检测水样中铝离子浓度低于1.2μM。

对未变色的检测液进行紫外可见分光光度计测量，在300-700nm范围内紫外可见吸收强度的变化，将在395nm和412nm处对照液和检测液吸光度比值代入本发明通用方法中得到的标准曲线进行计算，得到待检测液中Al³⁺的结果见表1。

表1

结果表明，未变色的样品的浓度小于1.2μM，本发明的半定量方法检测结果准确。

实施例2：工矿、电器、电镀厂水样中Al³⁺的检测

(1)制备检测液：取2.0mL 20mM的硝酸银溶液加入到187.5mL去离子水中，搅拌10分钟，然后加入6.4mL 0.1M的硼氢化钠水溶液，搅拌5分钟，加入4.0mL 1mM丙谷二肽在室温下持续搅拌2小时，即得到含有丙谷二肽包裹的银纳米粒子检测液。

(2)待检测水样采集：在废水排放口的取样位置处每隔一段时间(2h)采集水样，然后等量混合成混合样品，然后用盐酸调节其pH呈弱酸性(若太偏酸性，使用与盐酸同等摩尔浓度的氢氧化钠溶液回调)，以免影响检测效果，得到待检测水样。在步骤(1)制备得到的含有丙谷二肽包裹的银纳米粒子检测液中量取适量加入半胱氨酸作为检测液，用0.1mol/L的盐酸调节其pH至5.0。

(3)准备两个同样规格的试管A和试管B，分别向试管A和试管B中加入体积为0.8mL的检测液样品。

(4)分别向试管A和试管B中加入0.2mL的去离子水和待检测水样，观察试管A和试管B检测液颜色变化的情况。

如果30分钟内试管B检测液相对于试管A检测液的颜色没有发生变化，则判定待检测水样中Al³⁺浓度低于1.2μM。如果试管B检测液相对于试管A检测液的颜色变橙红色或颜色加深，则判定待检测水样中含有Al³⁺，且浓度大于或等于1.2μM。

对各检测液进行紫外可见分光光度计测量，在300-700nm范围内紫外可见吸收强度的变化，将在395nm和412nm处对照液和检测液吸光度比值代入本发明通用方法中得到的标准曲线进行计算，得到待检测液中Al³⁺的结果见表1。

表2

结果表明，未变色的样品的浓度小于1.2μM，本发明的半定量方法检测结果准确，肉眼比色的检测下限可达到1.2μM。通过标准曲线计算法，可以精确地测定出样品中Al³⁺离子的浓度，实现定量检测。

实施例3：土壤中Al³⁺的检测

(1)制备检测液：取20.0mM的硝酸银溶液1mL加入到187.5mL去离子水中，搅拌10分钟，加入10mL 0.1M硼氢化钠，搅拌5分钟，然后加入4.0mL 1.0mM的力肽水溶液，在室温下持续搅拌2小时，即得到含有力肽包裹的银纳米粒子检测液。

(2)待检测水样采集：在采集土壤样品，将所采集的土壤样品加入到去离子水中，静止沉淀直至上层液呈现透明，然后取其上层液并将得到的上层液酸化，得到待检测水样。

(3)在步骤(1)制备得到的含有力肽包裹的银纳米粒子检测液中量取适量加入半胱氨酸作为检测液，用0.1M的盐酸(或氢氧化钠、取决于检测液样品的酸碱度)调节其pH至7.0。

(4)准备两个同样规格的试管A和试管B，分别向试管A和试管B中加入体积为0.8mL的检测液样品。

(5)分别向试管A和试管B中加入0.2mL的去离子水和待检测水样，观察试管A和试管B检测液颜色变化的情况。

如果30分钟内试管B检测液相对于试管A检测液的颜色没有发生变化，则判定待检测水样中不含有Al³⁺或Al³⁺浓度低于1.2μM。如果试管B检测液相对于试管A检测液的颜色变橙红色或颜色加深，则判定待检测水样中含有Al³⁺，且浓度大于或等于1.2μM。

表3

实施例4：大气中可吸入颗粒物Al³⁺中的检测

(1)制备检测液：取20.0mM的硝酸银溶液1.0mL加入到187.5mL去离子水中，搅拌25分钟，加入10.0mL 0.1M硼氢化钾，搅拌30分钟，然后逐滴加入10.0mL 1.0mM杆菌肽的硼氢化钠水溶液，在室温下持续搅拌3小时，即得到含有杆菌肽包裹的银纳米粒子检测液。

(2)待检测水样采集：通过采样器，以恒速抽取一定体积的空气，则空气中粒径小于100μm的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上，将收集到的悬浮颗粒用盐酸酸化，使其溶解，得到待检测水样。

(3)在步骤(1)制备得到的含有杆菌肽包裹的银纳米粒子检测液中量取适量加入半胱氨酸作为检测液，用0.3M的盐酸调节其pH至7.0。

(4)准备两个同样规格的试管A和试管B，分别向试管A和试管B中加入体积为0.8mL的检测液样品。

(5)分别向试管A和试管B中加入0.2mL的去离子水和待检测水样，观察试管A和试管B检测液颜色变化的情况。

如果45分钟内试管B检测液相对于试管A检测液的颜色没有发生变化，则判定待检测水样中Al³⁺浓度低于1.2μM。如果试管B检测液相对于试管A检测液的颜色变橙红色或颜色加深，则判定待检测水样中含有Al³⁺，且浓度大于或等于1.2μM。

表1

实施例5：河水、湖水水样中Al³⁺的检测

将实施例1中步骤(3)中的半胱氨酸换成酪氨酸，其余均同实施例1。检测结果同实施例1。

实施例6：工矿、电器、电镀厂水样中Al³⁺的检测

将实施例2中步骤(3)中的半胱氨酸换成酪氨酸，其余均同实施例2。检测结果同实施例2。

实施例7：土壤中Al³⁺的检测

将实施例3中步骤(3)中的半胱氨酸换成酪氨酸，其余均同实施例3。检测结果同实施例3。

实施例8：大气中可吸入颗粒物Al³⁺中的检测

将实施例4中步骤(3)中的半胱氨酸换成酪氨酸，其余均同实施例4。检测结果同实施例4。

实施例9：河水、湖水水样中Al³⁺的检测

将实施例1中步骤(1)中的0.1M硼氢化钠换成0.2M L-抗坏血酸，其余均同实施例1。检测结果同实施例1。

实施例10：工矿、电器、电镀厂水样中Al³⁺的检测

将实施例2中步骤(1)中的0.1M硼氢化钠换成0.2M L-抗坏血酸，其余均同实施例2。检测结果同实施例2。

实施例11：土壤中Al³⁺的检测

将实施例3中步骤(1)中的0.1M硼氢化钠换成0.2M L-抗坏血酸，其余均同实施例3。检测结果同实施例3。

实施例12：大气中可吸入颗粒物Al³⁺中的检测

将实施例4中步骤(1)中的0.1M硼氢化钠换成0.2M L-抗坏血酸，其余均同实施例4。检测结果同实施例4。

实施例13：河水、湖水水样中Al³⁺的检测

将实施例1中步骤(1)中的0.1M硼氢化钠换成0.2M柠檬酸、步骤(3)中的半胱氨酸换成天冬氨酸，其余均同实施例1。检测结果同实施例1。

实施例14：工矿、电器、电镀厂水样中Al³⁺的检测

将实施例2中步骤(1)中的0.1M硼氢化钠换成0.2M柠檬酸、步骤(3)中的半胱氨酸换成天冬氨酸，其余均同实施例2。检测结果同实施例2。

实施例15：土壤中Al³⁺的检测

将实施例3中步骤(1)中的0.1M硼氢化钠换成0.2M柠檬酸、步骤(3)中的半胱氨酸换成天冬氨酸，其余均同实施例3。检测结果同实施例3。

实施例16：大气中可吸入颗粒物Al³⁺中的检测

将实施例4中步骤(1)中的0.1M硼氢化钠换成0.2M柠檬酸、步骤(3)中的半胱氨酸换成天冬氨酸，其余均同实施例4。检测结果同实施例4。

结果显示，各实施例中，未变色的样品的浓度均小于1.2μM，说明本发明的半定量方法检测结果可靠。而通过标准曲线计算法，可以进一步准确地测定出样品中Al³⁺离子的浓度，实现定量检测。

当样品水样的最低可接受浓度为≥1.2μM时，通过肉眼比色，即可方便地判断样品水样中Al³⁺离子是否符合标准。当样品水样的最低可接受浓度为＜1.2μM时，也可以用本发明的试剂结合光谱学仪器分析，判断样品水样中Al³⁺离子是否符合标准得出样品的浓度。当需要进行定量分析时，也可以结合光谱学仪器分析，得出样品的浓度。

本发明的试剂可以用于测定各种来源的含三价铝离子水样，不会受到水样中杂质的干扰，且均能准确、定量地测定出水样中铝离子的浓度。可见，本发明的试剂具有极大的应用价值。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种三价铝离子的检测试剂，其特征在于，所述试剂包括有效量的被氨基酸类化合物功能化的肽类化合物包裹的银纳米粒子；所述的肽类化合物选自下组：双甘肽、杆菌肽、L-肌肽、硫链丝菌肽、还原型L-谷胱甘肽、氧化型L-谷胱甘肽、丙谷二肽、力肽；所述氨基酸类化合物选自下组：甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺，或其组合。

2.如权利要求1所述的试剂，其特征在于，所述的肽类化合物选自下组：还原型L-谷胱甘肽、力肽，或其组合。

3.如权利要求1所述的试剂，其特征在于，所述的氨基酸是还原性氨基酸。

4.一种三价铝离子的检测试剂盒，其特征在于，所述试剂盒包括组分(a)和组分(b)，其中，组分(a)选自下组：

(a1)银纳米粒子；和/或

(a2)水溶性银纳米粒子前驱体，或水溶性银纳米粒子前驱体水溶液；和

还原性试剂，所述的还原性试剂用于将水溶性纳米粒子前驱体转化为银纳米粒子；

组分(b)包括：

(b1)肽类化合物；和

(b2)任选的氨基酸类化合物；和

(b3)任选的pH调节试剂；

所述的肽类化合物选自下组：双甘肽、杆菌肽、L-肌肽、硫链丝菌肽、还原型L-谷胱甘肽、氧化型L-谷胱甘肽、丙谷二肽、力肽；所述氨基酸类化合物选自下组：甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺，或其组合。

5.如权利要求4所述的试剂盒，其特征在于，所述的水溶性银纳米粒子前驱体为水溶性银盐；和/或

所述的还原性试剂选自下组：L-抗坏血酸、柠檬酸、盐酸羟胺、硼氢化钠、硼氢化钾，或其组合。

6.如权利要求1所述的试剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

提供一水溶性银纳米粒子前驱体的水溶液；

在上述溶液中加入还原性试剂，得到含有银纳米粒子的组合物；

在所述组合物中加入肽类化合物，得到肽类化合物包裹的银纳米粒子检测液。

7.一种三价铝离子的检测方法，其特征在于，包括：用如权利要求1所述的试剂或如权利要求4所述的试剂盒检测待测样品中的三价铝离子。

8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

提供一如权利要求1所述的检测试剂；

将待测样品加入所述的检测试剂中，形成检测混合液；和

通过所述检测混合液的光谱学特征，判断待测样品中是否存在三价铝离子和/或判断待测样品中三价铝离子的浓度。

9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：将与所加入的待测样品体积相同的去离子水加入所述的试剂中，形成对照混合液；和

通过所述对照混合液和所述检测混合液的颜色差，判断待测样品中是否存在三价铝离子和/或判断待测样品中三价铝离子的浓度。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

用所述检测混合液与标准样品进行比较，判断待测样品中是否存在三价铝离子和/或判断待测样品中三价铝离子的浓度。