CN106841162B - 使用sers探针检测水果或蔬菜氧化还原水平的方法 - Google Patents

使用sers探针检测水果或蔬菜氧化还原水平的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用SERS探针检测水果或蔬菜氧化还原水平的方法，包括以下步骤：1)在纳米SERS基底表面分别修饰具有明显SERS信号且对氧化还原水平敏感的信号分子和对pH敏感的信号分子，获得探针1和探针2；2)获得探针1SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系；3)使用探针2SERS检测水果或蔬菜的pH值，将探针1滴加到水果或蔬菜上，记录其特征峰强度的比值，扣除待测水果或蔬菜本身pH值对探针1SERS谱图中特征峰强度的比值的影响，从而判断水果或蔬菜的氧化还原水平。本发明通过pH和氧化还原水平联测的方法来进行氧化还原水平的评价，无须样品前处理、不消耗额外试剂，具有成本低、快速、简便、敏感且可重复性好等优点，适合大样本筛查等。

Description

使用SERS探针检测水果或蔬菜氧化还原水平的方法
技术领域
本发明属于生物传感技术领域，具体涉及一种使用SERS探针检测水果或蔬菜氧化还原水平的方法。
背景技术
生物体内氧化还原水平对个体来说至关重要，许多疾病的发生都伴随着氧化还原水平的改变，可以说氧化还原水平在一定程度上反映了个体的健康状况。体内氧化还原水平是一个动态的平衡，其中包括了过氧化氢、羟基自由基、单线态氧等活性氧分子，相关的氧化酶以及如还原型谷胱甘肽-氧化型谷胱甘肽等小分子的氧化还原对、活性氮，抗氧化物质等。这些分子相互作用，互相转换，最终使得体内的氧化还原达到了微妙的平衡状态。对于单个细胞而言，其新陈代谢过程、分化以及凋亡或者坏死的过程都伴随着电位的变化；对于个体而言，个体氧化还原水平发生变化，个体的内稳态可能出现严重问题，而氧化应激是由于体内氧化性物质含量过高而产生的，人体长时间处于这种状态会导致心血管疾病、神经退行性疾病以及癌症的发生等。
药物和果蔬是人体获取抗氧化物质最主要的两个途径，果蔬中抗氧化物质含量很高且不具有毒副作用。因为水果和蔬菜被证明富含天然抗氧化物质，如酚类化合物、黄酮类，维他命C等。因此，如何快速且简便地检测果蔬氧化还原水平对人类的日常健康生活以及食品的加工管理具有重大的意义。传统的检测方法包括：硫氰酸盐法，总氧自由基清除能力测定(TOSCA)，总抗氧化能力检测法(TEAC)，氧自由基吸收能力检测(ORAC)，二苯基苦酰肼基自由基清除能力评价法(DPPH)，2，2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)清除能力评价法，三价铁还原能力评价(FRAP)等。
表面增强拉曼散射(SERS)作为一种有发展潜力的光谱分析技术，在化学、物理、生物、医学、环境监测、公共安全等各个方面得到了一定的应用。无毒性、无损、灵敏度高、可重复性强是其巨大的优势。因此，结合拉曼技术在果蔬氧化还原水平的评价方面具有很大的前景。
发明内容
发明目的：提供一种使用SERS探针检测水果或蔬菜氧化还原水平的方法，使用该方法可灵敏、定量地检测水果或蔬菜的氧化还原水平，可重复性好。
技术方案：本发明提供一种使用SERS探针检测水果或蔬菜氧化还原水平的方法，包括以下步骤：
1)在纳米SERS基底表面修饰具有明显SERS信号且对氧化还原水平敏感的信号分子，获得氧化还原检测探针1；在纳米SERS基底表面修饰具有明显SERS信号且对pH敏感的信号分子，获得pH检测探针2；
2)获得氧化还原检测探针1SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系；
3)将pH检测探针2滴加到水果或蔬菜的切口上，通过SERS检测其pH值；根据氧化还原检测探针1SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系，以及待测水果或蔬菜的pH值，计算待测水果或蔬菜本身pH值对探针1SERS谱图中特征峰强度的比值的影响；将氧化还原检测探针1滴加到水果或蔬菜的切口上，待探针1SERS谱图中特征峰强度不变时，记录其特征峰强度的比值，并扣除待测水果或蔬菜本身pH值对探针1SERS谱图中特征峰强度的比值的影响，评价水果或蔬菜的氧化还原水平。
常见的纳米SERS基底包括金银纳米球基底、金银纳米星基底、金银纳米花基底、金银纳米棒基底、金纳米三角片基底以及金纳米壳基底等，因此选择金、银或金银复合纳米材料作为纳米SERS基底；由于金纳米壳在同等浓度的条件下其SERS增强效果高于上述的其他材料且组装过程更加简单，材料更加稳定，选择金纳米壳材料作为纳米SERS基底；由于直径在165～175nm范围的金纳米壳紫外-可见光吸收峰在700nm，为近红外区域，与拉曼的激发波长785nm接近，可以获得强的SERS信号，因此，使金纳米壳探针直径为165～175nm。
步骤1)中，具有明显SERS信号且对氧化还原水平敏感的信号分子为醌类衍生物，优选为2-羧基蒽醌；具有明显SERS信号且对pH敏感的信号分子为巯基苯甲酸、氨基苯硫酚、三硫代氰脲酸或5-巯基-2-硝基苯甲酸，优选4-巯基苯甲酸。
步骤2)中，获得氧化还原检测探针1SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系的方法为：配制不同pH的缓冲液，将探针1分别与等体积不同pH的缓冲液在25℃共孵育30分钟后，计算不同pH对应的SERS谱图中特征峰强度的比值，获得特征峰强度的比值与pH值的对应关系。
步骤3)中，所述使用探针2SERS检测水果或蔬菜的pH值的方法为：获得探针2SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系；在待测水果或蔬菜切口上滴加探针2，待探针2的SERS谱图中特征峰强度不变时，记录特征峰强度的比值，根据所述探针2SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系，计算待测水果或蔬菜的pH值。其中，获得探针2SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系的方法为：配制不同pH的缓冲液，将探针2分别与等体积不同pH的缓冲液在25℃共孵育30分钟后，计算出不同pH对应的SERS谱图特征峰强度的比值，获得探针2SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系。
本发明工作原理：本发明利用具有明显SERS信号且对pH和电位敏感的信号分子，将其修饰在金纳米壳表面上，获得探针1和探针2。金纳米壳的直径为165～175nm，直径在该范围内的金纳米壳，对785nm的激光有强烈的共振，结合785nm激光的穿透性，可实现表面甚至更深度的探针信号变化的检测。其中，基于表面修饰2-羧基蒽醌的探针1，对氧化还原性物质敏感反应，产生SERS变化，可实现对果蔬等氧化还原态的评价；基于表面修饰4-巯基苯甲酸的探针2，对pH敏感，产生SERS变化，可实现对果蔬等pH的检测。不同果蔬组织液内还原性物质的含量的不同，对探针分子的还原效率存在差异，通过对比相同时间段内SERS信号的变化程度以及SERS信号的最终变化程度来实现果蔬内还原性物质定量的检测。
本发明利用蒽醌衍生物(优选2-羧基蒽醌)作为氧化还原敏感分子探针，4-巯基苯甲酸作为pH敏感分子探针是由于，当2-羧基蒽醌与果蔬内还原性物质接触时，其中间苯环连接的两个羰基会被还原成羟基，从而发生官能团的变化。通过表面增强拉曼技术的表征，可以在低浓度的条件下灵敏检测出结构的变化，即SERS谱图在1606cm-1和1666cm-1处的峰强度发生改变(还原水平越高，1666cm-1对应的峰值越低，而1606cm-1对应的峰值越高)。而4-巯基苯甲酸、三硫代氰脲酸以及4-氨基苯硫酚及它们的衍生物对pH敏感则是由于：其本身结构内的羧基、伯氨基或仲氨基会在不同pH的条件下，自身解离程度发生改变，从而引起自身空间结构的改变，这类改变能够反映到其对应的SERS谱图上，通过对谱图的处理，从而计算出SERS与pH的对应关系。但由于不同pH条件下，对应的缓冲液的氧化还原水平(电位)存在差异，故本发明要结合氧化还原电位和pH进行联合检测，旨在于更加准确的反映出不同果蔬等氧化还原水平的高低。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的特色及优点：
(1)本发明直接将探针滴加到水果或蔬菜切口的果肉上，与果肉组织液相互作用，随时间以及样品的变化，SERS信号发生明显变化，实现pH和氧化还原水平联测的方法来进行氧化还原水平的评价，和传统方法相比，无须样品前处理、不消耗额外试剂，有成本低、快速、简便、敏感且可重复性好等优点。
(2)本发明有效利用了纳米材料小的特性和显微拉曼光谱仪的微区分辨特性，可以对水果或蔬菜的微小组织在微米分辨的水平上进行原位实时检测，如传统的基于萃取前处理在检测的方法是很难得到例如果皮等薄或小的组织进行氧化还原水平检测，因为很难将这些薄或小的组织和其他组织完全分开用于萃取。
附图说明
图1显示了基于金纳米壳探针1、2SERS检测果蔬氧化还原水平的方法的原理图；图1A显示了探针2检测果蔬pH原理，图1B显示了探针1检测氧化还原水平(总抗氧化活性)原理图，图1C为待测样品处理后的实物图。
图2显示了金纳米壳电镜图；图2A为高浓度金纳米壳的扫描电镜图；图2B为高分散的金纳米壳扫描电镜图；图2C为高分散性的金纳米壳的透射电镜图；图2D为金纳米壳吸附浓度为10-6mol/L的罗尼兰A后的SERS谱图。
图3显示了探针1对还原性物质的敏感性以及其可重复性验证结果；图3A为拉曼光谱仪表征的用5mM NaBH4和10mM H2O2处理探针1，得到的探针1氧化态和还原态的SERS光谱图；图3B为依次用5mM NaBH4和10mM H2O2对探针1交替处理，SERS光谱图中特征峰1606Gm-1和1666cm-1比值的变化，可看出探针分子具有很好的可重复性。
图4显示了不同浓度还原剂对探针1谱图的影响。由图4可以看出，随着原还剂浓度的提高，探针1谱图的变化愈加明显，这证明该探针1可用于还原性物质的检测，且0.1mM还原剂对应的探针1的谱图也表明探针1可用于生物样品的检测。
图5显示了探针1对陕西红富士苹果氧化还原水平评价的结果；图5A为未进行修饰的金纳米壳以及探针1在苹果切面反应50min前后SERS谱图对比；图5B为探针1在苹果切面反应900min内SERS谱图变化的记录；图5A通过将实验组与空白对照组的对比，以及各组不同时间的对比，可以得出以下结论：1)在检测生物样品时，生物体本身没有对检测造成干扰；2)SERS谱图的变化仅是由于探针1中的信号分子被还原，与其他条件没有关系。
图6显示了探针2对不同果蔬pH的检测结果；图6A为探针1SERS强度-pH的折线图；图6B为不同果蔬pH值的条形图。
图7显示了不同pH对探针1SERS谱图的影响；图7A为不同pH下探针1的SERS谱图，图7B为对应图7A的不同pH下特征峰强度比值的折线图；通过图7A和图7B中数据的表征，可以使得探针1在评价氧化还原水平时排除由于样品本身pH存在差异而无法进行不同种类果蔬之间横向比较的情况，使得探针1、2的应用范围更加广泛、实用且具有准确性。
图8显示了不同水果氧化还原水平的评价结果；图8A为未排除水果自身pH不同影响情况下探针1SERS特征峰强度随反应时间的变化情况，从图中还能看出不同果蔬对应的还原速率的快慢也存在差异；图8B为排除水果自身pH不同影响情况下的检测结果图，图8B中的结果相比图8A更具说服力。
图9显示了在实施例4中对应的检测样品，图9A和图9B分别对应新鲜苹果切块和变质水果切块，图9C和图9D分别对应新鲜苹果切块未滴加探针区域和滴加探针区域在显微镜下的图像。从图9C和图9D中可以看出，在显微镜下，样品的果皮和果肉存在明显差异，这体现出显微拉曼的巨大用途以及纳米级探针的巨大潜力所在。显微拉曼和纳米级探针的结合可以做到微小样品的准确检测。
图10为实施例4所得到的评价结果，10A为红富士不同区域(新鲜果皮、果肉以及变质果皮、果肉)对应的pH；图10B为红富士不同区域(新鲜果皮、果肉以及变质果皮、果肉)对应的氧化还原水平的评价。
具体实施方式
实施例1
金纳米壳的合成：首先在直径约为110nm的SiO2表面进行氨基化修饰并吸附2-3nm的金纳米颗粒形成复合颗粒，所形成的复合颗粒为金纳米壳生长前体物；再以过氧化氢为还原剂，在前体物表面的催化下不断还原氯金酸并不断沉积在其表面，从而形成一定厚度的完整的金纳米壳。而后3000rpm离心10min，弃上清，收集沉淀，重悬(OD700nm＝1.0)。取上述重悬液7mL，加入3μL 0.02M新配置的氢氟酸水溶液，放入磁子搅拌待颜色无变化后收集，离心重悬(OD700nm＝2.0)，避光保存备用。图2显示了金纳米壳电镜图；图2A为高浓度金纳米壳的扫描电镜图，可用于评价所制备的金纳米壳的均一性和分散性；图2B为高分散的金纳米壳扫描电镜图；图2C为高分散性的金纳米壳的透射电镜图，表明其为核壳结构；图2D为金纳米壳吸附浓度为10-6mol/L的罗尼兰A后的SERS谱图，由图2D可以看出，该金纳米壳具有很好的拉曼增强效果。
氧化还原检测探针1的合成：
取一支体积为50mL的离心管，向其中加入20mL的二甲基亚砜(DMSO)，用天平称取100毫克2-羧基蒽醌、80毫克二环己基碳二亚胺(DCC)以及115毫克N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)溶于DMSO中，超声混匀，并在室温下反应3小时后，加入22.5毫克胱胺二盐酸盐，超声混匀，放置在4℃冰箱内反应10小时，移除沉淀，取出100μL加入到3mL的金纳米壳溶液(OD700为2.0)中，共孵育6小时后，离心清洗3次并重悬，将探针1配制成浓度为109个/mL的探针溶液。
pH检测探针2的合成：取一离心管，加入1mL，1mM的4-巯基苯甲酸，再加入100μL的金纳米壳溶液(OD700为2.0)中，共孵育3小时，用乙醇多次清洗、离心，最后重悬，将探针2配制成浓度为109个/mL的探针溶液。
原理验证：
取浓度分别为10mM，5mM，2.5mM，1mM，0.5mM，0.25mM，0.1mM的NaBH4各9900μL分别与100μL浓度为109个/mL探针1溶液混合，反应5分钟后，离心清洗2次，重悬，再将其滴在已经氨基化修饰后的载玻片上，然后使用表面增强拉曼光谱仪进行拉曼光谱的检测。其检测结果如图4所示。从图4中可以看出，随着NaBH4浓度的提高，1666cm-1处的峰值强度降低，这表明探针可用于还原性物质的检测，该探针分子在不低于0.1mM的浓度范围内都具有灵敏性，而这恰能够满足生物体内的还原能力。
实施例2
探针1和探针2的合成参照实施例1的方法，本实施例不再赘述。
空白对照组：将未进行修饰的的金纳米壳溶液(OD700为2.0)直接滴在如图1C中实物图所示的已暴露出果肉的苹果的切面上，本实施例以陕西红富士苹果为例。利用表面增强拉曼光谱仪分别记录50分钟内SERS光谱变化情况。图5A中，NS+Shanxi Fuji 0min表示将未进行修饰的金纳米壳溶液直接滴在苹果的切面上0min时的SERS谱图，NS+Shanxi Fuji50min表示将未进行修饰的金纳米壳溶液直接滴在苹果的切面上50min时的SERS谱图。
实验组：用移液枪吸取1μL浓度为109个/mL的探针1的溶液滴加在如图1中所示的暴露出果肉的陕西红富士苹果切面上，用表面增强拉曼光谱仪对探针1在苹果表面900分钟内SERS光谱变化进行记录。图5A中，(AQ+NS)+Shanxi Fuji 0min表示将探针1的溶液直接滴在苹果的切面上然后进行检测的最初始的SERS谱图，(AQ+NS)+Shanxi Fuji 50min表示将探针1的溶液直接滴在苹果的切面上50min时的SERS谱图。
实验结果：从图5A中可以看出，反应50分钟前后，空白组未进行功能化分子修饰的金纳米壳的谱图并没有明显变化，而实验组探针1的谱图，尤其是特征峰1666cm-1处的强度，发生了明显变化。对实验组探针1进行的900分钟SERS光谱变化的记录参见图5B，可以看出特征峰1666cm-1处的强度的变化规律是：0～30分钟内，特征峰强度随时间增加而降低，表明该时间段内探针1逐渐被苹果中的还原性物质还原；30～120分钟内特征峰强度几乎不发生明显变化，表明该时间段内探针1已与苹果中的还原性物质充分反应，氧化还原状态稳定；120～900分钟，随时间的增加，特征峰强度也逐渐增加，表明该时间段内探针1逐渐被空气氧化。该结果一方面表明了探针1对果蔬原位检测的可行性，另一方面表明，探针1可以实时动态地检测被检测对象的氧化还原态的变化，并且探针1的氧化还原状态具有可逆性，可重复使用。
实施例3
探针1和探针2的合成参照实施例1的方法，本实施例不再赘述。
绘制探针1SERS谱图中特征峰强度的比值-pH折线L1：将浓度均为0.1M的磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠以及氢氧化钠溶液分别进行不同体积的混合，用pH计进行调节，配制成不同pH的缓冲液；然后，将浓度为109个/mL的探针1溶液分别与10倍体积的不同pH的缓冲液共孵育30分钟后，用表面增强拉曼光谱仪记录不同pH对应的光谱图，每个pH检测10个谱图，并求出平均光谱作为最终谱图，如图7A所示。计算出其在特征峰1606cm-1和1666cm-1处强度的比值，绘制强度的比值-pH的折线图，如图7B所示。
绘制探针2SERS谱图中特征峰强度的比值-pH折线L2：将浓度均为0.1M的磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠以及氢氧化钠溶液分别进行不同体积的混合，用pH计进行调节，配制成不同pH的缓冲液；然后，将浓度为109个/mL的探针2溶液分别与10倍体积的不同pH的缓冲液共孵育30分钟后，用表面增强拉曼光谱仪记录不同pH对应的光谱图，每个pH检测10个谱图，并求出平均光谱作为最终谱图。通过计算出其在pH特征峰1076cm-1和1380-1400cm-1处强度的比值，绘制了强度-pH的折线图，如图6A所示。
检测待测水果或蔬菜的pH值：按照实施例2中的步骤，在不同水果(包括陕西红富士、新疆库尔勒香梨、青蛇果、金帅苹果、云南水晶梨、贡梨)切面上分别滴加探针1、2的溶液，如图1C所示，图1C苹果切面左侧样斑为探针2样斑，右侧样斑为探针1样斑。用表面增强拉曼光谱仪检测不同水果切面探针1、2SERS谱图，并将不同水果切面探针1、2SERS谱图中。更具体地，将1μL浓度为109个/mL的探针2溶液滴加在不同果蔬的切面，30分钟后记录其对应的SERS谱图，每个样品记录10个谱图，并求出平均光谱作为最终的谱图；计算出不同水果平均谱图中的特征峰1380-1400cm-1和1076cm-1处强度的比值，再参照图6A，根据强度比值找出对应的pH值，进而绘制出图6B所示的不同果蔬pH值的条形图，其结果符合客观事实，且能够说明探针2的实用性和在体检测的可行性。
检测水果或蔬菜氧化还原水平：按照实施例2的方法，分别在不同水果(包括陕西红富士、新疆库尔勒香梨、青蛇果、金帅苹果、云南水晶梨、贡梨)的切面上滴加1μL浓度为109个/mL的探针1溶液，用表面增强拉曼光谱仪记录不同水果对应的光谱变化。其中，在每个果蔬切面探针1样斑处选择3个固定点进行检测，最后再求出相同时间点对应光谱的平均谱图。通过计算出不同时间点不同水果的谱图在特征峰1606cm-1和1666cm-1处强度的比值的变化，绘制出如图8A所示的折线图。从图中可以看出，随着时间推移，折线逐渐平稳，当折线变平稳后所对应的值，应与该探针1的氧化还原水平成正比，该值的大小直接反映出待测果蔬样品氧化还原能力的高低。由于从图7B中可以看出，pH变化会对探针1的SERS谱图产生影响，因此需要从图8A中扣除由于水果本身pH差异所带来的SERS谱图影响。结合反应探针1SERS谱图中特征峰强度的比值与pH关系的折线L1，以及测得的不同水果对应的pH，可以得出不同水果所应扣除的基础值，再将图8A中平稳处对应的值减去所得到的水果本身pH影响的基础值，获得最终的校正后的条形图，图8B。从图中可以看出不同水果的氧化还原水平差异性明显，且相对于图8A的结果也存在差异，也使得检测的结果更加具有说服力。
实施例4
探针1和探针2的合成参照实施例1的方法，本实施例不再赘述。
绘制探针1SERS谱图中特征峰强度的比值-pH折线L1：将浓度均为0.1M的磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠以及氢氧化钠溶液分别进行不同体积的混合，用pH计进行调节，配制成不同pH的缓冲液；然后，将浓度为109个/mL的探针1溶液分别与10倍体积的不同pH的缓冲液共孵育30分钟后，用表面增强拉曼光谱仪记录不同pH对应的光谱图，每个pH检测10个谱图，并求出平均光谱作为最终谱图，如图7A所示，计算出其在特征峰1606cm-1和1666cm-1处强度的比值，绘制强度的比值-pH的折线图，如图7B所示。
绘制探针2SERS谱图中特征峰强度的比值-pH折线L2：将浓度均为0.1M的磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠以及氢氧化钠溶液分别进行不同体积的混合，用pH计进行调节，配制成不同pH的缓冲液；然后，将浓度为109个/mL的探针2溶液分别与10倍体积的不同pH的缓冲液共孵育30分钟后，用表面增强拉曼光谱仪记录不同pH对应的光谱图，每个pH检测10个谱图，并求出平均光谱作为最终谱图，通过计算出其在pH特征峰1380-1400cm-1和1076cm-1处强度的比值，绘制了强度-pH的折线图，如图6A所示。
检测待测变质红富士不同区域的pH值：按照实施例2中的步骤，在待测变质红富士不同区域的切面上分别滴加探针1、2的溶液，图9中A、B、C、D分别对应待测变质红富士新鲜果肉及果皮切块、变质果肉及果皮切块、新鲜果肉及果皮切块未滴加探针区域在显微镜下的图像、新鲜果肉及果皮切块滴加探针区域的显微镜下的图像。在苹果切面的新鲜果皮果肉分界处滴加探针溶液，得到如图9D所示的样斑，D图左侧为新鲜果皮样斑区域，右侧为新鲜果肉样斑区域。用表面增强拉曼光谱仪检测不同区域切面探针1、2SERS谱图。更具体地，将1μL(OD700＝2)的探针2溶液滴加在不同果蔬的切面，30分钟后记录其对应的SERS谱图，每个样品记录10个谱图，并求出平均光谱作为最终的谱图；计算出不同水果平均谱图中的特征峰1380-1400cm-1和1076cm-1处强度的比值，再参照图6A，根据强度比值找出对应的pH值，进而绘制出图10A所示的不同区域pH值的条形图，其结果符合客观事实，且能够说明探针2的实用性和在体检测的可行性。
检测变质红富士不同区域氧化还原水平：按照实施例2的方法，分别在不同区域的切面上滴加1μL的探针1溶液(OD700＝2)，用表面增强拉曼光谱仪记录不同水果对应的光谱变化。其中，在每个切面探针1样斑处选择3个固定点进行检测，最后再求出相同时间点对应光谱的平均谱图。通过计算出不同时间点不同区域的谱图在特征峰1606cm-1和1666cm-1处强度的比值的变化。结合图10A以及上述实施例3的数据处理方法，可以得到相对应的不同区域校正后的的氧化还原水平的条形图(图10B)。结果表明新鲜果皮具有很高的还原性，而变质区域的果肉和果皮的氧化还原水平接近，新鲜果肉区域的还原性在本组实验中最低。

Claims (1)

1.一种使用SERS探针检测水果或蔬菜氧化还原水平的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在纳米SERS基底表面修饰具有明显SERS信号且对氧化还原水平敏感的信号分子，获得氧化还原检测探针1；在纳米SERS基底表面修饰具有明显SERS信号且对pH敏感的信号分子，获得pH检测探针2；
2）获得氧化还原检测探针1 SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系；
3）将pH检测探针2 滴加到水果或蔬菜的切口上，通过SERS检测其pH值；根据氧化还原检测探针1 SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系，以及待测水果或蔬菜的pH值，计算待测水果或蔬菜本身pH值对探针1 SERS谱图中特征峰强度的比值的影响；将氧化还原检测探针1滴加到水果或蔬菜的切口上，待探针1 SERS谱图中特征峰强度不变时，记录其特征峰强度的比值，并扣除待测水果或蔬菜本身pH值对探针1 SERS谱图中特征峰强度的比值的影响，评价水果或蔬菜的氧化还原水平；
所述纳米SERS基底为金、银或金银复合纳米材料，所述纳米SERS基底为直径为165nm~175nm的金纳米壳，步骤1）中，所述具有明显SERS信号且对氧化还原水平敏感的信号分子为2-羧基蒽醌，所述具有明显SERS信号且对pH敏感的信号分子为4-巯基苯甲酸；
步骤2）中，获得氧化还原检测探针1 SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系的方法为：配制不同pH的缓冲液，将探针1分别与等体积不同pH的缓冲液在25oC共孵育30分钟后，计算不同pH对应的SERS谱图中特征峰强度的比值，获得特征峰强度的比值与pH值的对应关系；
步骤3）中，所述使用探针2 SERS检测水果或蔬菜的pH值的方法为：获得探针2 SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系；在待测水果或蔬菜切口上滴加探针2，待探针2的SERS谱图中特征峰强度不变时，记录特征峰强度的比值，根据所述探针2 SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系，计算待测水果或蔬菜的pH值；
获得探针2 SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系的方法为：配制不同pH的缓冲液，将探针2分别与等体积不同pH的缓冲液在25℃共孵育30分钟后，计算出不同pH对应的SERS谱图特征峰强度的比值，获得探针2 SERS谱图中特征峰强度的比值与pH值的对应关系。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021127233A1 (de) 2021-10-20 2023-04-20 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Sensor zur Messung eines pH-Werts einer Messflüssigkeit

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112255202A (zh) * 2020-10-16 2021-01-22 北京师范大学 一种测量抗氧化能力的方法
CN114591264A (zh) * 2020-12-04 2022-06-07 湖南超亟检测技术有限责任公司 一种指示pH值的荧光探针及其制备方法和应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101033483A (zh) * 2007-04-12 2007-09-12 东南大学 一种底物浓度的传感分析方法
US7393691B2 (en) * 2004-10-18 2008-07-01 Real-Time Analyzers, Inc. SERS method and apparatus for rapid extraction and analysis of drugs in saliva
CN101216429A (zh) * 2008-01-07 2008-07-09 首都师范大学 一种sers生物探针及其制备方法
CN101523212A (zh) * 2006-10-12 2009-09-02 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有试剂层的快速生物传感器
WO2011011669A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 University Of Wyoming Methods and compositions for detection of biological materials using microfluidic devices
CN102253027A (zh) * 2011-05-09 2011-11-23 东南大学 基于金纳米星的表面增强拉曼散射活性基底及其制备方法
CN103411949A (zh) * 2013-06-24 2013-11-27 吉林大学 利用sers技术间接检测血清中葡萄糖含量的方法
CN106153601A (zh) * 2016-10-08 2016-11-23 江南大学 一种基于表面增强拉曼光谱检测油脂痕量氧化的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7125592B2 (en) * 2002-04-10 2006-10-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Detecting interactions at biomimetic interfaces with liquid crystals

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7393691B2 (en) * 2004-10-18 2008-07-01 Real-Time Analyzers, Inc. SERS method and apparatus for rapid extraction and analysis of drugs in saliva
CN101523212A (zh) * 2006-10-12 2009-09-02 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有试剂层的快速生物传感器
CN101033483A (zh) * 2007-04-12 2007-09-12 东南大学 一种底物浓度的传感分析方法
CN101216429A (zh) * 2008-01-07 2008-07-09 首都师范大学 一种sers生物探针及其制备方法
WO2011011669A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 University Of Wyoming Methods and compositions for detection of biological materials using microfluidic devices
CN102253027A (zh) * 2011-05-09 2011-11-23 东南大学 基于金纳米星的表面增强拉曼散射活性基底及其制备方法
CN103411949A (zh) * 2013-06-24 2013-11-27 吉林大学 利用sers技术间接检测血清中葡萄糖含量的方法
CN106153601A (zh) * 2016-10-08 2016-11-23 江南大学 一种基于表面增强拉曼光谱检测油脂痕量氧化的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Effect of pH on the redox state of cytochrome a in anaerobic,ATP-treated intact mitochondria;Saburo Muraoka;《Biochemical & Biophysical Research Communications》;19750203;第62卷(第3期);第602-607页 *
The effects of temperature,pH and redox state on the stability of glutamic acid in hydrothermal fluids;Namhey Lee;《Geochimica Et Cosmochimica Acta》;20140614;第135卷(第15期);第66-86页 *
表面增强拉曼光谱在定量分析中的应用;董健 等;《化学进展》;20131231;第1卷(第6期);第6-10页 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021127233A1 (de) 2021-10-20 2023-04-20 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Sensor zur Messung eines pH-Werts einer Messflüssigkeit

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