CN110940648B - 一种绿色荧光碳量子点的合成方法及在检测亚硝酸盐中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿色碳量子点的合成方法及在检测亚硝酸盐中的应用，属于食品分析检测技术领域。本发明公开的检测方法具体包括：绿色碳量子点的制备、荧光标准曲线的绘制、样品预处理、样品中亚硝酸盐浓度的测定。本发明利用被分析物亚硝酸盐与硫代巴比妥酸通过π共轭作用生成亚硝基硫醇，而亚硝基硫醇与所述绿色碳量子点之间的内滤效应可导致荧光的猝灭，从而实现监测亚硝酸盐的存在。以及因该检测亚硝酸盐的体系采用绿色荧光碳量子点，检测成本低廉，反应条件温和，步骤简单，具有良好的抗干扰性能。并且本发明公开的所述绿色碳量子点的合成方法操作简单、提纯方便快捷，具有良好的工业化应用潜力。

Description

一种绿色荧光碳量子点的合成方法及在检测亚硝酸盐中的 应用
技术领域
本发明属于食品分析检测技术领域，涉及一种用于检测亚硝酸盐的方法策略。更具体地，涉及一种绿色碳量子点的合成方法及在检测亚硝酸盐中的应用。
背景技术
亚硝酸盐具有防腐、护色和增色等作用，通常以食品添加剂的形式添加到加工的食品中。然而，长期食用亚硝酸盐过量的食物，可能引起呼吸困难、恶心、呕吐、癌症等病症。因此，我国对亚硝酸盐在食品中含量有严格的限制，如我国食品添加剂使用标准中规定亚硝酸盐在肉制品中的残留量要小于 30mg/kg。为严格控制亚硝酸盐的滥用，研究人员开发了多种检测方法。国内外检测食品中亚硝酸盐的方法主要有大型仪器分析法和快速检测法两大类型。大型仪器分析法存在操作步骤繁琐，仪器昂贵，消耗大量的人力物力等问题。目前发展的的亚硝酸盐快速检测方法主要有化学发光法、电测法、毛细管电泳法以及荧光分析法等。其中，荧光分析法由于其方法简单，选择性好，灵敏度高而备受关注。
目前用于亚硝酸盐快速检测的荧光分析法，根据荧光探针的类型不同，主要包括基于荧光有机染料的荧光分析法、基于荧光量子点(包括半导体量子点和碳量子点)的荧光分析法。有机染料作为荧光探针虽然具有优异的荧光性能，然而，有机染料光化学稳定性差、光漂白和光降解现象比较严重以及固有成分具有毒性等不足,限制了它们的应用。虽然常规半导体量子点具有很大的优势，但是其在稳定性以及生物毒性方面存在的问题尚未得到有效解决。
因此，开发一种简便、灵敏、可视化且具有良好抗干扰性能的荧光检测亚硝酸盐的新方法及合成高选择性和高灵敏性的荧光探针是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有亚硝酸盐检测中荧光探针存在的问题，提供一种用于亚硝酸盐检测的绿色碳量子点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种绿色碳量子点的合成方法，所述方法具体包括如下步骤：
(1)将间氨基酚溶于无水乙醇中，随后加入浓硝酸和浓盐酸，得到混合物；
(2)将混合物转移至反应容器，溶剂热反应后冷却，得到反应物；
(3)将反应物依次经洗脱、浓缩，干燥研磨成固体粉末，便得到目标产物绿色碳量子点。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：
本发明公开的合成方法与传统的荧光探针合成方法相比，操作简单、提纯方便；并且基于碳量子点具有荧光稳定性高、发射光可调节、粒径小易溶于水、表面易于功能化修饰以及制备材料来源广泛等优势。碳量子点可以在紫外灯照射下发出稳定性高的荧光，因此碳量子点常常被作为荧光探针用于食品中金属离子、农药残留、添加剂和部分营养成分的检测，而且具有选择性好、灵敏度高和检测限低等优点。
此外，因为碳量子点主要是含有碳、氢、氧、氮等元素，不含重金属元素，所以其毒性很低，具有好的生物兼容性，不会引起重金属污染。
优选的，所述步骤(1)的混合物中，所述浓硝酸与浓盐酸的体积比为1： 3。
优选的，所述步骤(3)中，利用硅胶柱对反应物进行洗脱，且洗脱剂为体积比为1:5的甲醇和二氯甲烷组成的混合溶液。
优选的，所述间氨基酚与无水乙醇的添加比例为(0.2-0.4)g：(20-40) mL。
优选的，所述步骤(2)中的反应温度为80℃～140℃，反应时间为11～13 h。
示范性的，参见说明书附图5，本发明通过对上述合成的绿色碳量子点进行XPS元素分析，且通过红外光谱(参见附图4)对所述绿色碳量子点进行结构表征，通过元素分析及结构表征二者结合表明所述绿色碳量子点合成成功。
本发明公开合成的绿色碳量子点检测亚硝酸盐的原理为：利用被分析物亚硝酸盐与硫代巴比妥酸(TBA)通过π共轭作用生成亚硝基硫醇，而亚硝基硫醇与所述绿色碳量子点之间的内滤效应可导致荧光的猝灭，从而可以监测亚硝酸盐的存在。
示范性的，本发明最优选的制备方案为：
称取间氨基酚0.3g，溶于30mL的无水乙醇中，然后加入15μL浓硝酸和45μL浓盐酸，140℃溶剂热反应12小时后冷却至室温；随后使用旋转蒸发仪使此悬浮液浓缩至10mL左右；最后用硅胶柱进行洗脱，除去杂质，并使用旋转蒸发仪把收集的液体蒸干，之后用少量乙醇溶解，倒入玻璃培养皿中，30℃干燥成固体粉末，即制得具有绿色碳量子点。
本发明还有一个目的是针对现有亚硝酸盐检测技术中存在的问题，基于一种新的原理，提供一种亚硝酸盐荧光定量检测方法，即提供一种绿色碳量子点在检测亚硝酸盐中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种绿色碳量子点在检测亚硝酸盐中的应用，包括所述绿色碳量子点在对肉制品中亚硝酸盐的选择性识别和定量检测中的应用；其中所述绿色碳量子点对亚硝酸盐的定量检测采用荧光分光光度计定量，具体包括如下步骤：
(1)荧光标准曲线的绘制：用不同浓度的亚硝酸钠标准溶液依次和硫代巴比妥酸(TBA)溶液按比例混合，在室温下孵育两小时；随后在比色皿中加入0.5mL的绿色碳量子点溶液、1.5mL不同浓度的亚硝酸钠和TBA的混合液，测定其荧光强度，计算加入亚硝酸盐后的荧光强度下降值(F0-F)；以所述(F0-F)/F0为纵坐标，以所述亚硝酸盐标准溶液的浓度为横坐标，进行线性拟合，得到标准曲线；
(2)待测溶液中亚硝酸盐浓度的测定：取待测溶液与TBA溶液按照体积比例混合得混合溶液，分别取1.5mL上述混合溶液和0.5mL的绿色碳量子点加入比色皿中，3次测定荧光强度取平均值，随后将所得荧光强度值代入标准曲线图，即可得待测溶液中的亚硝酸盐浓度。
其中需要说明的是，上述步骤(1)中的绿色碳量子点、亚硝酸钠和硫代巴比妥酸(TBA)均采用2-吗啉乙磺酸(MES)缓冲溶液进行配制。其中2- 吗啉乙磺酸(MES)缓冲溶液的浓度为0.02mol/L，pH值为3。
进一步优选的，所述硫代巴比妥酸(TBA)溶液的浓度为0.2mg/mL。
更进一步的，所述不同浓度的亚硝酸钠标准溶液浓度分别为0.4、0.6、0.8、 1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、15.0、20.0μg/mL。
需要说明的是，上述利用绿色碳量子点定量检测肉制品中亚硝酸盐浓度的方法，其原理是利用S-亚硝基硫醇化合物(记为RSNOTBA)与绿色碳量子点之间存在的内滤效应，有效猝灭碳量子点的荧光，以实现对亚硝酸根离子的灵敏和选择性地检测。
在一些应用场景中，还包括所述绿色碳量子点在对亚硝酸根离子的可视化检测中的应用；其中所述绿色碳量子点的荧光检测体系在365nm紫外灯照射下，实现亚硝酸根离子的可视化检测。
进一步的，在利用所述绿色碳量子点检测肉制品中亚硝酸盐前，需要对肉制品进行预处理，最终得到待测样品溶液。具体地，肉制品样品预处理过程如下：
取肉制品倒入组织捣碎机绞碎，再加入娃哈哈水绞碎制成匀浆；随后称取制作的匀浆，加水稀释，然后超声0.5～1h，滤纸过滤离心去除杂质，且上清液要依次通过水系滤膜、C18柱、Ag柱和Na柱过滤，收集洗脱的溶液即为待测样品溶液。
其中，所述柱色谱中洗脱液为二氯甲烷和甲醇组成的混合液，且所述二氯甲烷与甲醇的体积比为5：1。
上述本发明公开的策略检测亚硝酸盐的优点在于，所述绿色碳量子点能够高效选择性识别亚硝酸根离子，且对亚硝酸根离子具有较高的灵敏度，少量的绿色碳量子点即可对肉制品中亚硝酸盐作出响应。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种绿色碳量子点的合成方法及在检测亚硝酸盐中的应用。
首先，本发明利用被分析物亚硝酸盐与硫代巴比妥酸通过π共轭作用生成亚硝基硫醇，而亚硝基硫醇与所述绿色碳量子点之间的内滤效应可导致荧光的猝灭，从而实现监测亚硝酸盐的存在；同时因该检测亚硝酸盐的体系采用绿色荧光碳量子点，检测成本低廉，反应条件温和，步骤简单，具有良好的抗干扰性能；
其次，本发明还公开了所述绿色碳量子点的合成方法，该合成方法操作简单、提纯方便快捷，具有良好的工业化应用潜力；
然后，本发明公开了所述绿色碳量子点在检测亚硝酸盐中的应用，即建立了一种新的亚硝酸盐荧光定量检测方法，通过利用被分析物亚硝酸盐与硫代巴比妥酸通过π共轭作用生成亚硝基硫醇，亚硝基硫醇与绿色荧光碳量子点之间的内滤效应可导致荧光的猝灭这一新原理，实现了对目标物质亚硝酸盐的高灵敏性和选择性定量检测；并且检测手段简单，只需借助荧光分光光度计，即可实现对亚硝酸盐的准确检测；
最后，本发明公开的检测方法主要用于对肉制品中亚硝酸盐的检测，且根据实验结果表明：线性范围为0.4-20μg/mL，检测限为0.23μg/mL，亚硝酸盐检测回收率在86.61％～103.22％之间，该绿色碳量子点具有极高的灵敏度和选择性，为肉制品中亚硝酸盐的测定提供了一种新的检测方法，具有良好的应用潜力和研究价值，适于市面推广与应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明绿色碳量子点检测亚硝酸盐的原理示意图。
图2为本发明绿色碳量子点的透射电镜图；其中，图2(A)为绿色碳量子点的低倍下的透射电镜图，图2(B)为绿色碳量子点的高倍下的透射电镜图，插图为可见光和紫外光下，绿色碳量子点溶液的光学照片图。
图3为本发明绿色碳量子点的粒径分布图，从图2(A)可以看出，碳量子点呈现出良好的均匀性和分散性，尺寸约为3.4nm。图3说明本发明合成的碳量子点为非晶结构。
图4为本发明绿色碳量子点与合成原料间氨基酚的红外光谱图。
图5为本发明绿色碳量子点的光电子能谱(XPS)图。
图6为本发明亚硝酸盐、TBA及TBA-亚硝酸盐体系的紫外-可见吸收光谱图。
图7为本发明TBA-亚硝酸盐体系的紫外-可见吸收光谱与绿色碳量子点的荧光激发光谱。
图8为本发明亚硝酸盐添加前后检测体系荧光寿命图。
图9为本发明绿色碳量子点在不同pH值MES缓冲溶液中的荧光强度图。
图10为本发明抗干扰性能研究柱形图。
图11为本发明不同干扰物与亚硝酸盐共存时，检测体系的荧光光谱图。
图12为本发明紫外灯光照射下，只添加不同干扰物后检测体系的光学照片图。
图13为本发明不同浓度亚硝酸根离子的荧光曲线图。
图14为本发明亚硝酸盐浓度与荧光强度下降值之间的线性响应曲线。
图15为本发明365nm紫外灯光照射下，添加不同浓度亚硝酸根离子的光学照片图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种高灵敏度、高选择性的绿色碳量子点及在检测亚硝酸盐中的应用。
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
本发明公开了一种绿色碳量子点的合成方法，所述方法具体包括如下步骤：
(1)将间氨基酚溶于无水乙醇中，随后加入浓硝酸和浓盐酸，得到混合物；
(2)将混合物转移至反应容器，溶剂热反应后冷却，得到反应物；
(3)将反应物依次经洗脱、浓缩，干燥研磨成固体粉末，便得到目标产物绿色碳量子点。
为了进一步优化上述技术方案，步骤(1)的混合物中，浓硝酸与浓盐酸的体积比为1：3。
为了进一步优化上述技术方案，步骤(3)中，利用硅胶柱对反应物进行洗脱，且洗脱剂为体积比为1:5的甲醇和二氯甲烷组成的混合溶液。
为了进一步优化上述技术方案，间氨基酚与无水乙醇的添加比例为 (0.2-0.4)g：(20-40)mL。
为了进一步优化上述技术方案，步骤(2)中的反应温度为80℃～140℃，反应时间为11～13h。
本发明还公开了一种绿色碳量子点在检测亚硝酸盐中的应用，包括所述绿色碳量子点在对肉制品中亚硝酸盐的选择性识别和定量检测中的应用；其中所述绿色碳量子点对亚硝酸盐的定量检测采用荧光分光光度计定量。
上述绿色碳量子点在检测肉制品中亚硝酸盐的应用，还包括所述绿色碳量子点在对亚硝酸根离子的可视化检测中的应用；其中所述绿色碳量子点的荧光检测体系在365nm紫外灯照射下，实现亚硝酸根离子的可视化检测。
为了进一步优化上述技术方案，在利用所述绿色碳量子点检测肉制品中亚硝酸盐前，需要对肉制品进行预处理，最终得到待测样品溶液。
下面，将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行进一步的说明。
实施例1：
一种绿色碳量子点的合成方法：
(1)将0.3g间氨基酚溶于30mL无水乙醇中，随后加入15μL浓硝酸和45μL浓盐酸，得到混合物；
(2)将混合物转移至反应釜，升温至80℃，恒温反应12h后，冷却至室温，得到反应物；
(3)使用旋转蒸发仪将反应物悬浮液浓缩至10mL左右，随后用硅胶柱进行洗脱，除去杂质，同时用旋转蒸发仪把收集的液体蒸干，并用少量乙醇溶解，倒入玻璃培养皿中，30℃干燥成固体粉末，即制得绿色碳量子点。
实施例2：
一种绿色碳量子点的合成方法：
(1)将0.3g间氨基酚溶于30mL无水乙醇中，随后加入15μL浓硝酸和45μL浓盐酸，得到混合物；
(2)将混合物转移至反应釜，升温至100℃，恒温反应12h后，冷却至室温，得到反应物；
(3)使用旋转蒸发仪将反应物悬浮液浓缩至10mL左右，随后用硅胶柱进行洗脱，除去杂质，同时用旋转蒸发仪把收集的液体蒸干，并用少量乙醇溶解，倒入玻璃培养皿中，30℃干燥成固体粉末，即制得绿色碳量子点。
实施例3：
一种绿色碳量子点的合成方法：
(1)将0.3g间氨基酚溶于30mL无水乙醇中，随后加入15μL浓硝酸和 45μL浓盐酸，得到混合物；
(2)将混合物转移至反应釜，升温至120℃，恒温反应12h后，冷却至室温，得到反应物；
(3)使用旋转蒸发仪将反应物悬浮液浓缩至10mL左右，随后用硅胶柱进行洗脱，除去杂质，同时用旋转蒸发仪把收集的液体蒸干，并用少量乙醇溶解，倒入玻璃培养皿中，30℃干燥成固体粉末，即制得绿色碳量子点。
实施例4：
一种绿色碳量子点的合成方法：
(1)将0.3g间氨基酚溶于30mL无水乙醇中，随后加入15μL浓硝酸和45μL浓盐酸，得到混合物；
(2)将混合物转移至反应釜，升温至140℃，恒温反应12h后，冷却至室温，得到反应物；
(3)使用旋转蒸发仪将反应物悬浮液浓缩至10mL左右，随后用硅胶柱进行洗脱，除去杂质，同时用旋转蒸发仪把收集的液体蒸干，并用少量乙醇溶解，倒入玻璃培养皿中，30℃干燥成固体粉末，即制得绿色碳量子点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本发明内容不仅限于上述各实施例的内容，其中一个或几个实施例的组合同样也可以实现本发明目的。
为了进一步验证本发明的优异效果，发明人还进行了如下实验：
实验1：绿色碳量子点的合成及结构表征
1、绿色碳量子点的合成
称取间氨基酚0.3g，溶于30mL的无水乙醇中，然后加入15μL浓硝酸和45μL浓盐酸，140℃溶剂热反应12小时后冷却至室温；随后使用旋转蒸发仪使此悬浮液浓缩至10mL左右；最后用硅胶柱进行洗脱，除去杂质，并使用旋转蒸发仪把收集的液体蒸干，之后用少量乙醇溶解，倒入玻璃培养皿中， 30℃干燥成固体粉末，即制得具有绿色碳量子点。
2、测试分析：
图2为本发明的方法获得的绿色荧光碳量子点的透射电镜图；其中，图2 (A)为绿色碳量子点的低倍下的透射电镜图，图2(B)为绿色碳量子点的高倍下的透射电镜图，插图为可见光和紫外光下，绿色碳量子点溶液的光学照片图；
图3是获得的绿色荧光碳量子点的粒径分布图；
图4是本发明的方法中合成原料间氨基酚和获得的绿色荧光碳量子点的红外光谱图，表明绿色碳量子点的成功合成。
图5为上述合成的绿色碳量子点的X光电子能谱图(XPS)，从图中可以看出绿色碳量子点含有C、N、O元素，结合图4，表明绿色碳量子点的成功合成。
实验2：绿色碳量子点对亚硝酸钠的选择性识别(抗干扰实验)
用MES缓冲液配制pH＝3.0的碳量子点溶液，并用MES缓冲液配制TBA 溶液和相同浓度的氯化钾、硝酸钠、硫酸二氢钾、磷酸二氢钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、氯化钠、葡萄糖、硫酸镁、碳酸钠、硫酸铜、亚硝酸钠溶液；把2 mL的亚硝酸钠或其他相同浓度的盐溶液和1mL的TBA溶液于离心管中预先混合2h，将预混后的2mL溶液转移至荧光比色皿中，并向其中加入1mL配制好的绿色碳量子点，测定其荧光光谱，见图10和图11。并在365nm紫外灯下照射，用照相机拍照，可得光学照片图，见图12。经实验证明，其他盐不干扰体系对亚硝酸盐的测定，以此证实，本发明合成的绿色碳量子点对亚硝酸盐具有较高的选择性。
实验3：绿色碳量子点的pH值响应范围
称取2.13g MES溶于500mL水中，配制MES缓冲液，此时的pH大约为4，使用配制好的稀盐酸/氢氧化钠调节MES缓冲液，使其pH为1、2、3、 4、5、6、7、8，分别使用不同pH的缓冲液溶解碳量子点、TBA和亚硝酸盐，从图9可以看出，溶于MES的碳量子点溶液在酸性条件下具有较高的荧光强度。
且当MES缓冲液的pH大于4，碳量子点的荧光强度随着pH的增大而减小。同时将TBA、亚硝酸盐分别加入碳量子点溶液中，其溶液的荧光强度均随着pH的增大而减小。而将TBA和亚硝酸盐混合之后加入碳量子点溶液中，碳量子点的荧光便在酸性条件下被猝灭，当MES缓冲液pH大于5时，TBA 和碳量子点的混合液无法猝灭碳量子点，并且在酸性条件下，pH为3时的猝灭程度最大，因此选择pH为3的MES缓冲液作为反应检测溶剂。
实验4：绿色碳量子点对亚硝酸盐定量检测的最低检测限及线性范围的测定
用MES缓冲液配制pH＝3.0的碳量子点溶液，用MES缓冲溶液配制为0.2 mg/mL的TBA溶液和不同浓度(0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、8、10、15、 20μg/mL)的亚硝酸钠溶液；把4mL的0、0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、8、10、15、20μg/mL的亚硝酸盐溶液和1mL的TBA溶液分别于离心管中预先混合2h，将1.5mL预混后的溶液转移至荧光比色皿中，并向其中加入0.5mL 配制好的绿色碳量子点，在激发波长为365nm的条件下，测定其荧光光谱，见图13。
先测定浓度为0μg/mL的亚硝酸钠的混合液的荧光强度，记为F0。之后以此测定浓度为0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、8、10、15、20μg/mL的亚硝酸钠的混合液的荧光强度，记为F。每个浓度测定三次，取平均值。计算检测的加入不同浓度亚硝酸盐的荧光猝灭值F0-F。以亚硝酸盐浓度为纵坐标，以(F0–F)/F0为横坐标，即得亚硝酸盐浓度与荧光强度下降值之间的线性关系曲线，见图14。在365nm紫外灯下照射，用照相机拍照，可得光学照片图，见图 15。
实际样品检测实验是：取样品溶液8mL与TBA溶液按照体积比4：1混合2h，分别取1.5mL上述混合溶液和0.5mL的绿色碳量子点和倒入5mL 比色皿中，3次测定取平均值。将所得值代入图14，可得样品液中的亚硝酸盐浓度，记为C0，根据C0计算样品中亚硝酸盐的量C，C＝C0*20。
实验5：绿色碳量子点对肉制品中亚硝酸盐的特异性识别
图6是亚硝酸盐，TBA及TBA和亚硝酸盐共存体系情况下的紫外-可见吸收光谱图；使用pH为3的MES缓冲液配制10ppm亚硝酸钠和200ppm TBA，并抽取部分溶液使两者按4:1的体积比混合。从图6可以看出，NO2 -在波长250-500nm出没有吸收峰，TBA的吸收峰在波长300nm之前，而NO2 -和TBA的混合溶液在波长328nm处出现新的紫外吸收峰，表明两者反应生成了亚硝基硫醇。
图7是TBA-亚硝酸盐体系的紫外-可见吸收光谱与绿色碳量子点的荧光激发光谱；图7说明了TBA-亚硝酸盐体系的紫外吸收峰和碳量子点的荧光激发峰存在明显的重叠，表明此方法的检测机理为内滤效应。
图8是亚硝酸盐添加前后检测体系荧光寿命图。为了进一步验证碳量子点与TBA和NO2 -生成的亚硝基硫醇之间的相互作用，我们测量了碳量子点的荧光寿命以及碳量子点与TBA、NO2 -的混合液的荧光寿命。从图8可以看出，荧光寿命没有发生变化，表明CDs的猝灭为静态猝灭，因此，检测NO2 -的机理为内滤效应。
此外，为了进一步证明本发明公开合成的绿色碳量子点在检测实际样品中亚硝酸盐的有效性，发明人用GB5009.33—2016中亚硝酸盐检测方法进行了验证，并利用离子色谱验证了开发的荧光检测方法用于亚硝酸盐检测的可行性和准确性，如表1所示。
通过分析可知，以肉制品作为分析样品，利用本发明公开合成的绿色碳量子点对样品中亚硝酸盐的检测结果与离子色谱法检测结果基本一致，以表明该方法对亚硝酸盐的检测具有较高准确度，能够用于肉品中亚硝酸盐含量的测定。
表1离子色谱法和荧光法用于肉品中亚硝酸盐含量的测定结果
Figure GDA0003727779480000131
综上所述，本发明合成的一种绿色碳量子点能够精准的定量检测肉制品中亚硝酸盐，及该荧光探针具有高选择性和高灵敏度，且合成方法简便，适于市面推广与应用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种绿色荧光碳量子点的合成方法，其特征在于，所述合成方法具体包括如下步骤：
（1）将间氨基酚溶于无水乙醇中，随后加入浓硝酸和浓盐酸，得到混合物；
（2）将混合物转移至反应容器，溶剂热反应后冷却，得到反应物；
（3）将反应物依次经洗脱、浓缩，干燥研磨成固体粉末，便得到目标产物绿色荧光碳量子点；
所述步骤（1）的混合物中，所述浓硝酸与浓盐酸的体积比为1：3，所述间氨基酚与无水乙醇的添加比例为（0.2-0.4）g：（20-40）mL；
所述步骤（2）中的反应温度为80℃~140℃，反应时间为11~13 h；
所述步骤（3）中，利用硅胶柱对反应物进行洗脱，且洗脱剂为体积比为1:5的甲醇和二氯甲烷组成的混合溶液；
所述绿色荧光碳量子点与亚硝基硫醇之间存在内滤效应，能够导致所述绿色荧光碳量子点的荧光猝灭。
2.一种如权利要求1所述方法合成的绿色荧光碳量子点在检测亚硝酸盐中的应用，其特征在于，包括所述绿色荧光碳量子点在对肉制品中亚硝酸盐的选择性识别、定量检测及对亚硝酸根离子的可视化检测中的应用；
利用被分析物亚硝酸盐与硫代巴比妥酸通过π共轭作用生成亚硝基硫醇，而亚硝基硫醇与所述绿色荧光碳量子点之间的内滤效应导致该绿色荧光碳量子点的荧光猝灭，从而检测亚硝酸盐的存在。
3.根据权利要求2所述的一种绿色荧光碳量子点在检测亚硝酸盐中的应用，其特征在于，所述绿色荧光碳量子点对亚硝酸盐的定量检测采用荧光分光光度计定量，具体包括如下步骤：
（1）荧光标准曲线的绘制：用不同浓度的亚硝酸钠标准溶液依次和硫代巴比妥酸（TBA）溶液按4:1比例混合，在室温下孵育两小时；随后在比色皿中加入0.5 mL的绿色荧光碳量子点溶液、1.5 mL不同浓度的亚硝酸钠和硫代巴比妥酸的混合液，测定其荧光强度，其中，测定浓度为0 μg/mL的亚硝酸钠的混合液的荧光强度记为F0，测定浓度为0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、8、10、15、20 μg/mL的亚硝酸钠的混合液的荧光强度记为F，计算加入亚硝酸钠后的荧光强度下降值（F0-F）；以（F0-F）/F0为纵坐标，以所述亚硝酸钠标准溶液的浓度为横坐标，进行线性拟合，得到标准曲线；
（2）待测溶液中亚硝酸盐浓度的测定：取待测溶液与硫代巴比妥酸溶液按照体积比4:1混合得混合溶液，分别取1.5 mL上述混合溶液和0.5 mL的绿色荧光碳量子点加入比色皿中，3次测定荧光强度取平均值，随后将所得荧光强度值代入标准曲线，即可得待测溶液中的亚硝酸盐浓度。
4.根据权利要求2所述的一种绿色荧光碳量子点在检测亚硝酸盐中的应用，其特征在于，所述绿色荧光碳量子点的荧光检测体系在365 nm紫外灯照射下，实现亚硝酸根离子的可视化检测。
5.根据权利要求2所述的一种绿色荧光碳量子点在检测亚硝酸盐中的应用，其特征在于，在利用所述绿色荧光碳量子点检测肉制品中亚硝酸盐前，需要对肉制品进行预处理，最终得到待测样品溶液。
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