CN113960006A - 一种双比例荧光传感器检测生物胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种双比例荧光传感器检测生物胺的方法。该方法包括以下两种方法之一：方法一，向镧系双离子比率荧光传感器(Eu/Tb(hfa)@锂皂石)的乙醇溶液、待测溶液加入到乙醇中，得到混合溶液；用302nm的紫外光照射混合溶液，如果混合溶液颜色由绿色变为红色，则说明待测溶液中含有生物胺；或者，方法二，包括如下步骤：将颜色为绿色的Eu/Tb(hfa)@锂皂石凝胶、待测物放入密闭透明容器，在乙醇蒸汽氛围下；如果凝胶的颜色由绿色变化为红色，说明待测物含有或产生了生物胺。本发明为一种简单、快速检测食品变质过程中产生的生物胺的技术。
Description
技术领域
本发明隶属于荧光检测领域，涉及食品新鲜度检测领域的技术，具体为一种基于荧光分析的检测生物胺的方法
背景技术
随着生活水平的不断提高，食品安全问题频频发生，影响了人民的生活质量和生命健康，已经引起全社会的广泛关注，而且在食品的生产、运输和消费过程中，不适当的处理可能导致严重的公共卫生风险。例如，食品的变质腐烂是食品行业最首当其冲的问题，变质的食物会造成巨大的经济损失，并对健康造成严重危害，据世界卫生组织统计，每年约有6亿人因食用受污染的食品而引起腹泻甚至癌症等疾病。特别是，食品变质过程中微生物产生的生物胺(BAs)会引起过敏反应，如低血压、皮肤过敏、头痛。生物胺是一种的低分子量有机碱，可作为食品变质的生物标志物，因此快速有效的识别和检测生物胺具有重要意义和必要性。
目前，检测生物胺的方法主要是高效液相色谱、气相色谱和毛细管电泳等方法，但这些方法需要较长的反应时间，且操作复杂，这影响了对食品的实时监控。具有稳定发射的光学检测法由于其高灵敏度，响应速度快，操作简单极具前景。目前，荧光传感主要采用猝灭模式，颜色变化单一，荧光颜色变化不明显，肉眼分辨困难，而且生物胺的富电子特性，易受周围环境的干扰影响检测的可信度。而比率传感器能够在两种不同的波长下同时检测信号变化，计算信号相对值，对生物胺的检测更加敏感，更具有稳定性和准确度。其次，比率传感器具有典型的多种荧光颜色变化，能够以肉眼进行视觉识别。此外，在食品腐烂的初期是不易被察觉的，会在一定程度上造成漏检。因此，开发一种简单、快速和准确的且荧光颜色分辨高的传感技术实时评估食品的新鲜度是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是针对食物腐烂初期不易检测的问题及现有技术的不足，本发明提供一种基于镧系双金属Eu/Tb比率荧光的简单、快速检测食品变质过程中产生的生物胺的技术。该比率荧光传感器通过简单的离子交换及超声制备；在将不同浓度的生物胺加入传感器中时，瞬时肉眼识别到荧光颜色变化，并通过绘制标准曲线确定该方法检测组胺的检出限为0.138mg/L，并检测该材料对其他生物胺的响应性，验证其在实际样品检测中的可行性。
本发明的技术方案为：
一种双比例荧光传感器检测生物胺的方法，该方法包括以下两种方法之一：
方法一，包括以下步骤：
向镧系双离子比率荧光传感器(Eu/Tb(hfa)@锂皂石)的乙醇溶液、待测溶液加入到乙醇中，得到混合溶液；用302nm的紫外光照射混合溶液，如果混合溶液荧光颜色由绿色变为黄色，则说明待测溶液中含有生物胺；并且，随着溶液生物胺的含量增大，溶液荧光的颜色从黄色—橘色—红色变化；
其中，混合溶液中，Eu/Tb(hfa)@锂皂石的浓度为5mg/mL～20mg/mL；当待测溶液中存在生物胺时，混合溶液中生物胺的浓度为0.138mg/L～100mg/L；
优选为混合溶液中生物胺的浓度为0.138mg/L～3.5mg/L时，荧光颜色为黄色；当生物胺的浓度为3.8mg/L～5.5mg/L时，荧光颜色为橘色；当生物胺的浓度为5.8mg/L～100mg/L时，溶液荧光为红色。
或者，方法二，包括如下步骤：
将荧光颜色为绿色的镧系双离子比率荧光传感器(Eu/Tb(hfa)@锂皂石凝胶)、待测物放入密闭透明容器，在乙醇蒸汽氛围下；如果凝胶的颜色由绿色变化为红色，说明待测物含有或产生了生物胺；
所述的生物胺分别为组胺、腐胺、精胺、色胺、酪胺或尸胺。
所述的镧系双离子比率荧光传感器中，摩尔比为Eu/Tb(hfa)：锂皂石＝为1:10～100。
所述的镧系双离子比率荧光传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：
(a)取锂皂石LAPONITE RD纳米粘土于烧瓶中，加入双蒸水溶解，超声至透明凝胶状态，再加入EuCl3·6H2O乙醇溶液和TbCl3·6H2O乙醇溶液，在70℃～80℃油浴中回流20～24h，然后离心洗涤，干燥，得到离子交换的水溶性凝胶态粘土；
其中，每10mL双蒸水加入100～1000mg锂皂石LAPONITE RD纳米粘土、EuCl3溶液和TbCl3.6H2O溶液，两种稀土溶液体积共4～6mL；EuCl3溶液的浓度为0.1～0.125mol/L，TbCl3.6H2O溶液的浓度为0.1～0.125mol/L；摩尔比为EuCl3·6H2O：TbCl3·6H2O＝1：10～100；
(b)取配体六氟乙酰丙酮(hfa)加入到无水乙醇中，再加入上步得到的水溶性凝胶态粘土，超声分散3～8h后，用无水乙醇离心洗涤、干燥，得到镧系双离子比率荧光传感器；
其中，每1g离子交换的凝胶态粘土加入90～110μL六氟乙酰丙酮(hfa)、5～15mL无水乙醇。
本发明的有益效果是：
(1)本发明是以在水中极易膨胀的锂皂石LAPONITE RD纳米粘土作为基质，按照比例加入Eu3+、Tb3+离子进行稀土离子交换，装载配体六氟乙酰丙酮形成配合物后，Ln(hfa)替代层间钠离子进入层间，形成双比率荧光传感器，反应工艺简单。
(2)提供了一种荧光检测生物胺的方法，通过比率荧光的方法，绘制标准曲线确定了该方法检测组胺的检出限为0.138mg/L，降低了对外界环境变化对检测结果的影响，增强了检测结果的准确性。
(3)该传感器能够以肉眼进行视觉识别，而且在实体检测中能迅速捕捉到生物胺的产生，响应速度快。
附图说明
图1为实施例1中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap的激发光谱图。
图2为实施例1中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap的发射光谱图。
图3为实施例1中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap的荧光寿命图。
图4为实施例2中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap对不同浓度的组胺检测的荧光发射图。
图5为实施例2中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap组胺检测的标准曲线图。
图6为实施例2中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap加入组胺后在302nm紫外灯下照射的数码照片。
图7为实施例2中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap对不同浓度的酪胺检测的荧光发射图。
图8为实施例2中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap对不同浓度的精胺检测的荧光发射图。
图9为实施例2中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap对不同浓度的腐胺检测的荧光发射图。
图10为实施例2中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap对不同浓度的色胺检测的荧光发射图。
图11为实施例2中得到的Eu1Tb10(hfa)@lap对不同浓度的尸胺检测的荧光发射图。
图12为实施例2对实际猪肉样品的检测照片。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明，列举以下实施例，但其对发明的范围无任何限制。
本发明涉及的锂皂石LAPONITE RD纳米粘土(即锂皂石)是由美国洛克伍德公司生产的一种白色粉末，主要成分是SiO2，是一种合成的片状硅酸盐。它不溶解于水但可在水中水合膨胀形成无色透明的胶体，即便在很低的浓度下，LAPONITE RD也具有极佳的触变性和屈服值。经过插层、组装、修饰后，所得粘土平均粒径为30nm，厚度为1nm；
实施例1
(1)取500mg锂皂石于50ml烧瓶中，加入10ml双蒸水溶解，超声，并用玻璃棒搅拌至透明凝胶状态(大约30min)，然后向其中加入0.45ml 0.1mol/L EuCl3·6H2O乙醇溶液和4.55ml 0.1mol/L TbCl3·6H2O乙醇溶液，在80℃油浴中回流24h。离心洗涤，干燥后，得到离子交换后的水溶性凝胶态纳米粘土，记作Eu1Tb10@lap。
(2)取102μL的六氟乙酰丙酮(hfa)于50ml烧瓶中，加入10ml无水乙醇溶解，然后将凝胶状态的1g的Eu1Tb10@lap加入烧瓶，超声，大约反应6h后，离心，干燥，得到镧系双金属比率荧光传感器，记作Eu1Tb10(hfa)@lap。
图1-3分别为Eu1Tb10(hfa)@lap荧光激发图(监测波长为543nm)、荧光发射图(监测波长为340nm)、荧光寿命图。由激发光谱图可知，在270-350nm之间有一个宽吸收峰，其最佳激发峰位于340nm，该宽峰归属于hfa的π→π*跃迁的吸收峰；由图2发射图可以看出，配合物在488、543、582和618nm处的特征峰，归因于以5d4→7f5跃迁为主要特征的Tb3+(5D4→7FJ，J＝6,5,4,3)的f-f跃迁；以及在580、592、614、650、700nm的强度弱的特征峰，归因于以5D0→7F2跃迁为主要特征的Eu3+的特征发射，说明Tb3+和Eu3+同时存在于锂皂石片层中，并且Eu3+的含量低于Tb3+。对图3的荧光寿命衰减曲线进行单指数拟合可得该传感器的荧光寿命为0.0789ms。
实施例2
(1)取1250μL的Eu1Tb10(hfa)@锂皂石乙醇溶液(25mg/mL)加入2.5mL试管中，准备10个这样的试管，然后加入组胺乙醇溶液，并用乙醇溶液定容(此时Eu1Tb10(hfa)@锂皂石乙醇溶液浓度为12.5mg/mL))，使各自组胺的最终浓度分别为0、2mg·L-1、4mg·L-1、6mg·L-1、8mg·L-1、10mg·L-1、14mg·L-1、16mg·L-1、20mg·L-1、22mg·L-1
(2)将上述10组2.5mL溶液分别转移至3mL石英池中，在激发波长340nm和发射波长400nm-720nm范围内测定荧光发射强度，分别记录543nm、614nm波长下的荧光值并计算比值，进而拟合出荧光比值随着组胺浓度变化而变化的标准曲线：y＝0.38754x-1.2528，R2＝0.99363，并计算得出组胺的检出限为0.138mg/L，结果如附图5所示。
图4为加入不同浓度的组胺溶液后，可以看到543nm处的特征峰下降明显，而614nm处的特征峰虽略有下降但十分不明显。由于这两个发射带的强度比有明显的的变化，因此，溶液的荧光颜色由绿色逐渐变为红色。如图6所示，在302nm的紫外灯激发下，通过能明显看到其颜色的变化。在组胺浓度为0mg/L时，在302nm的紫外灯激发下，荧光颜色为绿色；当浓度为2mg/L，荧光颜色为黄色；当浓度为4mg/L时，荧光颜色为橘色；当浓度为6mg/L及以上时，荧光颜色变为红色。
实施例3
为了验证本发明的方法可以从实际食品样品中检测生物胺，以附近超市购买的鱼肉为实际样品，验证本方法的可行性。该发明无需对样品进行消化处理，在室温下约25℃，直接将约1g实施例1中得到的Eu/Tb(hfa)@锂皂石凝胶放于一平底浅口器皿中，将器皿与鱼肉约3g置于同一密闭空间(含有乙醇蒸气，防止样品干燥降低检测的准确性)，每隔一天观察样品荧光颜色的变化情况，如图12所示随着鱼肉的变质过程，传感器荧光颜色逐渐由绿色变为红色，放置的第二天，可以在302nm的紫外灯激发下，看到凝胶已有绿色变为了浅红色，说明已检测到鱼肉在发生变质，即产生了生物胺。第三天起可以在302nm的紫外灯激发下看到凝胶已完全变为了红色，说明鱼肉的变质程度加深。
实施例4
将实施例2中的组胺标准溶液更换为酪胺标准溶液，其他条件不变，也能观察到Eu1Tb10(hfa)@锂皂石该比例的传感器的响应如图7所示。如图7所示，随着溶液中酪胺含量的增加，可以看到543nm处的特征峰下降明显，而614nm处的特征峰虽略有下降但十分不明显。由于这两个发射带的强度比有明显的的变化，因此，溶液的荧光颜色由绿色逐渐变为红色。
实施例5
将实施例2中的组胺标准溶液更换为精胺标准溶液，其他条件不变，也能观察到Eu1Tb10(hfa)@锂皂石该比例的传感器的响应如图8所示。如图8所示，随着溶液中精胺含量的增加，可以看到543nm处的特征峰下降明显，而614nm处的特征峰虽略有下降但十分不明显。由于这两个发射带的强度比有明显的的变化，因此，溶液的荧光颜色由绿色逐渐变为红色。
实施例6
将实施例2中的组胺标准溶液更换为腐胺标准溶液，其他条件不变，也能观察到Eu1Tb10(hfa)@锂皂石该比例的传感器的响应如图9所示。如图9所示，随着溶液中腐胺含量的增加，可以看到543nm处的特征峰下降明显，而614nm处的特征峰虽略有下降但十分不明显。由于这两个发射带的强度比有明显的的变化，因此，溶液的荧光颜色由绿色逐渐变为红色。
实施例7
将实施例2中的组胺标准溶液更换为色胺标准溶液，其他条件不变，也能观察到Eu1Tb10(hfa)@锂皂石该比例的传感器的响应如图10所示。如图10所示，随着溶液中色胺含量的增加，可以看到543nm处的特征峰下降明显，而614nm处的特征峰几乎不变由于这两个发射带的强度比有明显的的变化，因此，溶液的荧光颜色由绿色逐渐变为红色。
实施例8
将实施例2中的组胺标准溶液更换为尸胺标准溶液，其他条件不变，也能观察到Eu1Tb10(hfa)@锂皂石该比例的传感器的响应如图11所示。如图11所示，随着溶液中尸胺含量的增加，可以看到543nm处的特征峰下降明显，而614nm处的特征峰虽略有下降但十分不明显。由于这两个发射带的强度比有明显的的变化，因此，溶液的荧光颜色由绿色逐渐变为红色。
实施例9
将实施例1中的0.45ml 0.1mol/L EuCl3·6H2O和4.55ml 0.1mol/L TbCl3·6H2O乙醇溶液改0.24ml 0.1mol/L EuCl3·6H2O和4.76ml 0.1mol/L TbCl3·6H2O为其他条件不变。最终可以得到镧系双金属Eu/Tb比率荧光传感器。同样对生物胺中的组胺进行荧光检测，在302nm的紫外灯激发下，也发生了明显变化，荧光强度的比值也有了很大的提高。
实施例10
将实施例1中的0.45ml 0.1mol/L EuCl3·6H2O和4.55ml 0.1mol/L TbCl3·6H2O乙醇溶液改0.1ml 0.1mol/L EuCl3·6H2O和4.9ml 0.1mol/L TbCl3·6H2O为其他条件不变。最终可以得到镧系双金属Eu/Tb比率荧光传感器。同样对生物胺中的组胺进行荧光检测，在302nm的紫外灯激发下，也发生了明显变化，荧光强度的比值也有了很大的提高。
实施例11
将实施例1中的0.45ml 0.1mol/L EuCl3·6H2O和4.55ml 0.1mol/L TbCl3·6H2O乙醇溶液改0.07ml 0.1mol/L EuCl3·6H2O和4.93ml 0.1mol/L TbCl3·6H2O为其他条件不变。最终可以得到镧系双金属Eu/Tb比率荧光传感器。同样对生物胺中的组胺进行荧光检测，在302nm的紫外灯激发下，也发生了明显变化，荧光强度的比值也有了很大的提高。
实施例12
将实施例1中的0.45ml 0.1mol/L EuCl3·6H2O和4.55ml 0.1mol/L TbCl3·6H2O乙醇溶液改0.05ml 0.1mol/L EuCl3·6H2O和4.95ml 0.1mol/L TbCl3·6H2O为其他条件不变。最终可以得到镧系双金属Eu/Tb比率荧光传感器。同样对生物胺中的组胺进行荧光检测，在302nm的紫外灯激发下，也发生了明显变化，荧光强度的比值也有了很大的提高。
实施例9-12中的荧光强度的比值均有提高，说明其也能够作为检测生物胺的传感器，同时也证明了这种制备荧光传感器的方法具有一定的普适性，工艺过程简单。
本发明未尽事宜为公知技术。
Claims (6)
1.一种双比例荧光传感器检测生物胺的方法，其特征为该方法包括以下两种方法之一：
方法一，包括以下步骤：
向镧系双离子比率荧光传感器(Eu/Tb(hfa)@锂皂石)的乙醇溶液、待测溶液加入到乙醇中，得到混合溶液；用302nm的紫外光照射混合溶液，如果混合溶液荧光颜色由绿色变为黄色，则说明待测溶液中含有生物胺；并且，随着溶液生物胺的含量增大，溶液荧光的颜色从黄色—橘色—红色变化；
其中，混合溶液中，Eu/Tb(hfa)@锂皂石的浓度为5mg/mL～20mg/mL；
或者，方法二，包括如下步骤：
将荧光颜色为绿色的镧系双离子比率荧光传感器(Eu/Tb(hfa)@锂皂石凝胶)、待测物放入密闭透明容器，在乙醇蒸汽氛围下；如果凝胶的颜色由绿色变化为红色，说明待测物含有或产生了生物胺。
2.如权利要求1所述的双比例荧光传感器检测生物胺的方法，其特征为所述的生物胺分别为组胺、腐胺、精胺、色胺、酪胺或尸胺。
3.如权利要求1所述的双比例荧光传感器检测生物胺的方法，其特征为所述的镧系双离子比率荧光传感器中，摩尔比为Eu/Tb(hfa)：锂皂石＝为1:10～100。
4.如权利要求1所述的双比例荧光传感器检测生物胺的方法，其特征为方法一中，混合溶液中，生物胺的浓度为0.138mg/L～100mg/L。
5.如权利要求1所述的双比例荧光传感器检测生物胺的方法，其特征为方法一中，优选为混合溶液中生物胺的浓度为0.138mg/L～3.5mg/L时，荧光颜色为黄色；当生物胺的浓度为3.8mg/L～5.5mg/L时，荧光颜色为橘色；当生物胺的浓度为5.8mg/L～100mg/L时，溶液荧光为红色。
6.一种镧系双离子比率荧光传感器的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：
(a)取锂皂石LAPONITE RD纳米粘土于烧瓶中，加入双蒸水溶解，超声至透明凝胶状态，再加入EuCl3·6H2O乙醇溶液和TbCl3·6H2O乙醇溶液，在70℃～80℃油浴中回流20～24h，然后离心洗涤，干燥，得到离子交换的水溶性凝胶态粘土；
其中，每10mL双蒸水加入100～1000mg锂皂石LAPONITE RD纳米粘土、EuCl3溶液和TbCl3·6H2O溶液，两种稀土溶液体积共4～6mL；EuCl3溶液的浓度为0.1～0.125mol/L，TbCl3·6H2O溶液的浓度为0.1～0.125mol/L；摩尔比为EuCl3·6H2O：TbCl3·6H2O＝1：10～100；
(b)取配体六氟乙酰丙酮(hfa)加入到无水乙醇中，再加入上步得到的水溶性凝胶态粘土，超声分散3～8h后，用无水乙醇离心洗涤、干燥，得到镧系双离子比率荧光传感器；
其中，每1g离子交换的凝胶态粘土加入90～110μL六氟乙酰丙酮(hfa)、5～15mL无水乙醇。
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| CN110373178A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-10-25 | 淮阴工学院 | 锂皂石-罗丹明杂化荧光材料及其制备方法和应用 |
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