CN114989446B - 基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法和检测方法 - Google Patents

基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法和检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于Rh6G@MOF‑5的荧光纳米探针的制备方法，包括：将六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解于N,N‑二甲基甲酰胺中，将Rh6G染料加入到上述溶液中，得到混合液，反应，收集固体产物，得到荧光纳米探针。本发明还公开了基于Rh6G@MOF‑5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法，包括：取Rh6G@MOF‑5粉末制为悬浮液，将Rh6G@MOF‑5悬浮液、盐酸溶液和检测样品混合，测量其荧光发射光谱。本发明荧光探针分子制备过程简单，成本低，兼具优异的选择性和灵敏性，能够用于现场快速检测亚硝酸盐，具备广阔的应用前景。

Description

基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法和检测方法
技术领域
本发明属于亚硝酸盐检测技术领域，涉及一种基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法，还涉及基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法。
背景技术
亚硝酸盐(NO2 -)是肉制品加工工业中必不可少的食品添加剂(可作为显色剂和防腐剂)，具有使肉制品发色、抗氧化、抑制某些微生物生长的作用。(Wang,Ma,Huang,Cao,Li,&He，2016年；Nam等人，2018年)。然而，亚硝酸盐的使用存在一些争议，因为过量摄入亚硝酸盐会对公众健康构成严重威胁。在胃部强酸性条件下，亚硝酸盐可与蛋白质降解产物(仲胺和酰胺)反应导致产生致癌性物质N-亚硝胺(Canbay，和Akyilmaz，2015；Kilfoy等，2011；Santarelli等，2010)。此外，人体内亚硝酸盐摄入过多还会诱导食道癌、婴儿高铁血红蛋白血症和中枢神经系统缺陷等多种疾病的发生(Greer,&Shannon,2005；Brender,Olive,Felkner,Suarez,Hendricks,&Marckwardt,2004；Maia,&Moura,2014；Zhou,Anwar,Zahid,Shostrom,&Mirvish,2014)。因而，开发一种灵敏、快捷、高效、准确的方法来测定食品(尤其是肉制品)中的亚硝酸盐的含量至关重要。
已报道的用于亚硝酸盐测定的常规且可靠的检测方法，包括紫外-可见分光光度法，毛细管电泳法(CE)(Lee,Shiddiky,Park,Park,Shim,2008；Merusi,Corradini,Cavazza,Borromei,&Salvadeo,2010)、色谱法(Li,Meininger,&Wu,2000；Pérez-López etal.,2016)，电化学法(Liu et al.,2017；Wan,Zheng,Wan,Yin,&Song,2017)等。尽管这些技术稳定可靠，但大部分都有一些缺点，包括需要专门的大型仪器，检测仪器昂贵，检测程序耗时耗力，不适用于基层分析。相比之下，荧光分析法具有灵敏度高、选择性好、操作简单、成本低廉低等优点，可用于基层或实时现场分析，是一列用于亚硝酸盐检测的理想方法(Zheng，Liang，Li，Zhang，&邱，2016年；胡等人，2019年)。因此，开发一类基于荧光分析法的亚硝酸盐荧光识别探针在实际检测中具有重要意义。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法。
本发明再有一个目的是提供一种基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法。
为此，本发明提供的技术方案为：
一种基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法，包括如下步骤：
1)将六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，
2)将Rh6G染料加入到步骤1)中的溶液中，超声处理，得到混合液，
3)使所述混合液反应完成后，收集固体产物，干燥后，得到基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针。
优选的是，所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法中，步骤1)中，所述六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解的物质的量比为2:1，即浓度比为2:1。
优选的是，所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法中，步骤1)中，N,N-二甲基甲酰胺中，六水合硝酸锌的终浓度2mmol/L，对苯二甲酸的终浓度为1mmol/L，通过超声处理将六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中。
优选的是，所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法中，步骤2)中，Rh6G染料在溶液中的终浓度0.1～10mmol/L。
优选的是，所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法中，步骤3)中，将所述混合液于120℃加热24h，使所述混合液反应完成。
优选的是，所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法中，步骤3)中，所述干燥为将固体样品在烘箱中120℃真空干燥12h。
基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法，包括如下步骤：
取待测产品制备为检测样品；
取Rh6G@MOF-5粉末分散在去离子水中，超声处理得到Rh6G@MOF-5的悬浮液，随后，将Rh6G@MOF-5悬浮液、盐酸溶液和检测样品混合，并于紫外光350nm激发波长下测量其荧光发射光谱，
其中，所述Rh6G@MOF-5粉末为将Rh6G染料加入于溶解有六水合硝酸锌和对苯二甲酸的N,N-二甲基甲酰胺的溶液中反应得到的固体粉末。
优选的是，所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法中，Rh6G@MOF-5粉末为依照所述的方法制备得到。
优选的是，所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法中，所述Rh6G@MOF-5悬浮液为将10.0mg Rh6G@MOF-5粉末分散在25mL去离子水中，超声处理得到Rh6G@MOF-5的悬浮液，
所述盐酸溶液的浓度为0.4mol/L，
所述Rh6G@MOF-5悬浮液，所述盐酸溶液和所述检测样品的体积比为1:8:1。
优选的是，所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法中，所述待测产品为肉制品，取所述肉制品，首先使用硼砂溶液浸提，之后将浸提液中的沉淀并除去上层脂肪，然后将清液过滤，用作待测产品的检测样品。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明通过简便的一锅合成法，制备了一种新型发光金属有机骨架材料(Rh6G@MOF-5)，通过荧光信号强度变化来检测肉制品中亚硝酸盐的含量和浓度。当荧光纳米探针与亚硝酸盐反应时，随着NO2 -浓度增大，探针的荧光强度在0-200μM范围内呈线性下降，最低检出限为0.2μM。此外，本发明的Rh6G@MOF-5探针是一种灵敏度高和选择性强的纳米探针，用于检测肉类产品中的NO2 -，回收率区间为96.1％至103.2％，RSD小于4％。综上所述，本发明所述的用于检测亚硝酸盐的荧光探针分子制备过程简单，成本低，兼具优异的选择性和灵敏性，能够用于现场快速检测亚硝酸盐，具备广阔的应用前景。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1中，(A)Rh6G，模拟的MOF-5，合成的MOF-5和Rh6G@MOF-5的PXRD谱图；(B)Rh6G，MOF-5和Rh6G@MOF-5的FT-IR谱图；(C)和(D)MOF-5与Rh6G@MOF-5的SEM图。
图2中，(A)自然光和紫外光(365nm)下不同MOFs的光学图片；(B)MOF-5和Rh6G@MOF-5的CIE色度图；(C)Rh6G和Rh6G@MOF-5的荧光寿命曲线
图3为MOF-5和不同浓度Rh6G@MOF-5的三维荧光光谱。
图4中，(A)H+离子浓度对Rh6G@MOF-5传感器的荧光强度影响；(B)Rh6G@MOF-5与NO2 -反应下响应时间的变化；(C)Rh6G@MOF-5与不同浓度的NO2 -反应后的荧光发射光谱变化；(D)Rh6G@MOF-5的荧光强度变化与NO2 -浓度之间的线性关系；(E)Rh6G@MOF-5在多种干扰离子下对NO2 -的选择特异性；(F)为NO2 -的UV-Vis吸收光谱和Rh6G@MOF-5的荧光激发和发射光谱。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
金属有机框架(Metal organic framework,MOF)是一种新兴的微孔杂化晶体材料，由金属中心和有机配体通过自组装方法构建(Sahiner,Demirci,&Yildiz,2017)。因其具有优越的结构特点和物理化学特性(例如高孔隙率、均匀的纳米级空腔、可调节的成分和功能表面)而在化学检测方面表现出明显的优势。作为MOF材料的重要子类，基于发光金属有机框架(Luminescence metal organic framework,LMOF)的传感器越来越受到关注，它们的纳米级腔体和充当微反应器的三维网络架构为客体目标的识别和选择性检测提供了足够的空间，并且能够放大识别信号。作为宿主基质，MOF可以提供一个独立的平台来稳定和限制识别的目标物，从而在特定的孔隙环境中产生特定的行为。将具备发光特性的有机染料固定在MOF的孔隙空间中可以最大限度地减少聚集引起的猝灭(Aggregation causedquenching,ACQ)。因此，LMOF复合材料通过“bottle in ship”的方式将发光分子引入MOFs，并结合了MOFs的结晶优势，因其独特的识别特定分析物的能力而受到广泛关注。。
本发明提供一种基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法，包括如下步骤：
1)将六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，
2)将Rh6G染料加入到步骤1)中的溶液中，超声处理，得到混合液，
3)使所述混合液反应完成后，收集固体产物，干燥后，得到基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针。
本发明通过简便的一锅合成法，制备了一种新型发光金属有机骨架材料(Rh6G@MOF-5)，通过荧光信号强度变化来检测肉制品中亚硝酸盐的含量和浓度。
并且，本申请合成的上述优异的Rh6G@MOFs，可用于阻止大尺寸干扰物，从而增强其对亚硝酸盐传感的特异性，同时降低荧光染料本身的ACQ效应。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，步骤1)中，所述六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解的物质的量比为2:1，即浓度比为2:1。以便更好地反应。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，步骤1)中，N,N-二甲基甲酰胺中，六水合硝酸锌的终浓度2mmol/L，对苯二甲酸的终浓度为1mmol/L，通过超声处理将六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中。作为优选，超声30min步骤1)中。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，步骤2)中，Rh6G染料在溶液中的终浓度0.1～10mmol/L。Rh6G染料浓度优选为0.1mmol/L，1mmol/L和10mmol/L。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，步骤3)中，将所述混合液于120℃加热24h，使所述混合液反应完成。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，步骤3)中，所述干燥为将固体样品在烘箱中120℃真空干燥12h。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，步骤3)中，通过离心收集固体产物。之后用DMF洗涤3次以上以去除未反应的配体。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，步骤3)中，所述干燥为将固体样品在烘箱中120℃真空干燥12h。
本发明还提供了基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法，包括如下步骤：
取待测产品制备为检测样品；
取Rh6G@MOF-5粉末分散在去离子水中，超声处理得到Rh6G@MOF-5的悬浮液，随后，将Rh6G@MOF-5悬浮液、盐酸溶液和检测样品混合，并于紫外光350nm激发波长下测量其荧光发射光谱，
其中，所述Rh6G@MOF-5粉末为将Rh6G染料加入于溶解有六水合硝酸锌和对苯二甲酸的N,N-二甲基甲酰胺的溶液中反应得到的固体粉末。
本发明的检测方法，由于LOD低、检测范围宽、灵敏度高、对NO2 -的特异性大大提高，该LMOF可为肉制品系统中NO2 -的高精度检测提供一个高效平台。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，Rh6G@MOF-5粉末为所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针的制备方法制备得到。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述Rh6G@MOF-5悬浮液为将10.0mgRh6G@MOF-5粉末分散在25mL去离子水中，超声处理得到Rh6G@MOF-5的悬浮液，更优选地是，超声处理20min。
所述盐酸溶液的浓度为0.4mol/L。
所述Rh6G@MOF-5悬浮液，所述盐酸溶液和所述检测样品的体积比为1:8:1。更优选地，三者的最佳反应时间为20分钟。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述待测产品为肉制品，取所述肉制品，首先使用硼砂溶液浸提，之后将浸提液中的沉淀并除去上层脂肪，然后将清液过滤，用作待测产品的检测样品。更优选地是，将肉制品搅碎，加入饱和硼砂溶液(50g/L)和约70℃左右的热水，搅拌均匀后置于沸水浴中加热提取约，取出冷却至室温。将萃取液转移，向其中依次加入亚铁氰化钾(106g/L)和乙酸锌(220g/L)溶液，边加边摇，定容至刻度线，以沉淀蛋白质并除去上层脂肪。放置后将上清液过滤，弃去初滤液，剩余滤液用作待测产品的检测样品，可置于4℃冰箱保存。
为使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，现提供如下的实施例进行说明：
在此，本申请提出了一种新型LMOF作为NO2 -检测传感器，通过简便的一锅法合成方法将有机染料罗丹明6G(Rh6G)嵌入到多孔结晶Zn-MOF中，构建了一种混合纳米复合材料Rh6G@MOF-5，将其作为新型荧光探针用于肉制品中亚硝酸盐的检测。本申请发现将激发波长设为350nm，Rh6G@MOF-5的悬浮液在545nm处产生黄绿色发射荧光。此外，与单纯的Rh6G染料相比，本申请中的LMOF表现出更高的光稳定性和更长的荧光寿命。对该纳米复合材料进行了全面的表征和研究，并研究了其对亚硝酸根离子的传感性能。这些结果表明，Rh6G@MOF-5可以通过“Turn-off”型荧光响应增强对亚硝酸根离子的传感能力。此外，该传感器平台在后续对肉制品体系中亚硝酸根离子的检测当中应用成功。
实施例1
1材料与方法
1.1试剂
六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)，1,4-对苯二甲酸(H2BDC)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，罗丹明6G(Rh6G)购买于上海阿拉丁试剂公司；亚硝酸钠(NaNO2)和其它干扰离子标准品(NO3 -,SO4 2-,CO3 2-,Cl-,K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Pb2+,Zn2+,Cu2+,Mn2+,Fe2+,Fe3+,Al3+,H2PO4 -andHPO4 2-)购买于上海麦克林生物化学有限公司。
1.2仪器与设备
F-7000荧光分光光度计日本日立公司；Nicolet iS5傅里叶变换红外光谱美国赛默飞世尔科技公司；Smartlab-9kW X-射线衍射分析仪日本理学电机株式会社；FEIInspect F50扫描电子显微镜美国FEI公司；FLS1000稳态/瞬态荧光光谱仪英国爱丁堡仪器公司。
1.3Rh6G@MOF-5的合成
将六水合硝酸锌(0.59g，终浓度2mmol/L)和对苯二甲酸(0.12g，终浓度1mmol/L)溶解于40.0mL的N,N-二甲基甲酰胺中，超声30min确保混合完全。然后将不同浓度的Rh6G染料(0，0.1mmol/L，1mmol/L和10mmol/L；加入0.0038g Rh6G染料时，浓度为0.1mmol/L)加入到上述溶液中，再超声30min。将混合液置于200mL聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，并在120℃烘箱中加热24h。反应完成后，将聚四氟乙烯不锈钢反应釜冷却至室温，通过离心(8000rpm/min，5min)收集固体产物，用DMF洗涤3次以上以去除未反应的配体。最后，将固体样品在烘箱中120℃真空干燥12h，得到Rh6G@MOF-5。对照MOF-5的合成步骤与上述相同，只是前体物中不添加Rh6G染料分子。(超声时，超声频率40kHz)
1.4亚硝酸盐的定量检测
首先，将10.0mg Rh6G@MOF-5粉末分散在25mL去离子水中，超声处理20min得到Rh6G@MOF-5的储备液。随后，将100μL Rh6G@MOF-5悬浮液，800μL盐酸溶液(0.4mol/L)和100μL不同浓度的亚硝酸盐水溶液混合均匀，并于350nm激发波长下测量其荧光发射光谱。另外，样品的荧光发射光谱测量3次以上，并使用平均值来确定其强度。(超声时，超声频率40kHz)
1.5亚硝酸盐的选择性分析
通过添加肉制品中与亚硝酸盐共存的其它常见离子，检测了Rh6G@MOF-5荧光纳米探针对亚硝酸盐的选择性，干扰物包括：NO3 -,SO4 2-,CO3 2-,Cl-,K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Pb2+,Zn2+,Cu2+,Mn2+,Fe2+,Fe3+,Al3+,H2PO4 -和HPO4 2-。
1.6肉制品中亚硝酸盐的检测
将待测样品搅碎并准确称取5.0g，置于250mL锥形瓶中，加入12.5mL饱和硼砂溶液(50g/L)和约150mL的70℃左右的热水，搅拌均匀后置于沸水浴中加热提取约15min，取出冷却至室温。将锥形瓶中的萃取液转移至200mL容量瓶中，向其中依次加入5mL亚铁氰化钾(106g/L)和5mL乙酸锌(220g/L)溶液，边加边摇，定容至刻度线，以沉淀蛋白质并除去上层脂肪。放置30min后将上清液过滤，弃去初滤液50mL，剩余滤液置于4℃冰箱保存备用。后续测定步骤同1.4。
2结果与分析
2.1 Rh6G@MOF-5的表征
首先，使用PXRD验证Rh6G@MOF-5复合材料的成功制备。如图1(A)所示，制备的MOF-5和Rh6G@MOF-5的谱图和衍射峰峰位置与模拟的MOF-5具有良好的相似性，表明这两种材料均已成功合成。制备的MOFs结构完整，结晶度高。特别是Rh6G@MOF-5的衍射峰与纯MOF-5的衍射峰峰位置相同，表明Rh6G的封装对MOFs主题骨架的结构和结晶度不造成影响。此外，MOF-5和Rh6G@MOF-5之间的PXRD尖锐衍射高度相似表明Rh6G分子被包裹在MOF-5颗粒的孔隙中，而不是物理吸附在颗粒表面。通过“瓶中船”方法引入发光基因且不会影响母体MOF的结晶结构。
MOF-5和Rh6G@MOF-5复合材料的FT-IR光谱如图1(B)所示。根据文献报道，位于530cm-1和750cm-1的特征峰是由MOF-5四面体Zn4O晶簇中Zn-O和C-H伸缩振动引起的(Peti,&Bandosz,2009)。位于1390cm-1和1598cm-1处的MOF-5纳米晶体的强峰可归因于配体H2BDC的主要官能团之一的羧基的对称伸缩振动和不对称伸缩振动(Hu,Yang,王和段，2021)。此外，MOF-5和Rh6G@MOF-5之间的FT-IR谱图没有观察到明显差异，并且在包封Rh6G后没有蓝移或红移，表明Rh6G已成功包封到MOF-5的孔中，并且复合物中的Rh6G对MOF-5的结构没有影响。此外，在Rh6G@MOF-5中没有观察到Rh6G的特征峰，进一步表明Rh6G分子位于MOF-5框架之内。这与PXRD分析结果一致。
图1(C)和1(D)展示了制备的MOF-5和Rh6G@MOF-5的SEM图。得到的MOF-5和Rh6G@MOF-5均呈现出相同的“立方体”形貌，它们都表现出良好的分散性，尺寸均匀，并且没有显着的形态差，进一步证明了Rh6G染料分子被封装在MOF-5的框架结构中并不会影响其结构。
2.2 Rh6G@MOF-5的光学特性
对Rh6G@MOF-5的表征表明，Rh6G分子成功嵌入MOF-5的孔隙中，并且由于均匀的孔隙限制效应而分散良好。图2(A)展示了Rh6G固体粉末、Rh6G与MOF-5机械混合物、MOF-5和四种不同浓度染料添加Rh6G@MOF-5纳米复合材料在可见光和365nm紫外光下的光学图片。如图，Rh6G固体粉末没有显示出明显的固态发射，这是因为非辐射能量转移造成ACQ效应，这种现象通常存在于聚集的染料分子中。Rh6G和MOF-5的机械研磨混合物也没有使ACQ现象得到明显的改善。如图2(A)所示，随着Rh6G添加量的增加(范围从0到1×10-2mol/L)，Rh6G@MOF-5的颜色从白色逐渐变为橙色，并且紫外光下Rh6G@MOF-5对应的荧光颜色分别为蓝色、绿色、强黄色和较弱的黄色，这与越来越多的Rh6G被引入MOF-5框架的结果相符。在紫外光下观察到的Rh6G@MOF-5的荧光颜色与经过计算的国际照明委员会(CIE)色度坐标图相匹配，该坐标图从蓝色区域移动到橙色区域，如图2(B)。结果表明，Rh6G可能通过共价键连接到骨架上，因为在反复洗涤后几乎没有观察到显着的颜色变化，因此抑制了固态聚集体的形成，并被封装在MOF笼中。
从Rh6G@MOF-5的3-D荧光光谱中确定了三个荧光峰。位于330nm/430nm的Ex/Em峰归因于MOF-5，位350nm/570nm和530nm/570nm的Ex/Em峰归因于Rh6G(图3中)。研究发现，350nm/570nm Rh6G峰的荧光强度与荧光素的用量呈正相关，而当Rh6G的加入量达到1×10- 2mol/L时，位于530nm/570nm的Rh6G峰处观察到了明显的荧光猝灭，这类似于游离染料的ACQ现象，是由Rh6G染料分子的过度添加造成的图3(A)。在此基础上，将Rh6G的最佳用量设定为1×10-3mol/L，以提供足够的活性位点，同时避免进一步实验可能出现的ACQ现象。
为了进一步研究复合材料中荧光素Rh6G和MOF-5的相互作用，测定了Rh6G和Rh6G@MOF-5复合材料的荧光寿命曲线。Rh6G嵌入MOF-5孔隙后的荧光寿命从1.82ns增加到5.20ns，如图2(C)所示。Rh6G@MOF-5寿命的增加归因于封装到MOF-5框架后Rh6G的聚集和去质子化作用降低。Rh6G@MOF-5复合材料的长荧光寿命为LMOF在传感领域中的实际应用提供了显着优势。
2.3检测条件的优化
罗丹明衍生物在中性或碱性溶液中通常为螺内酰胺结构，不显示荧光特性，而在酸性溶液中会产生黄烯结构显示出强荧光。当这种结构与亚硝酸根离子反应，其发射荧光被淬灭，表现为传感信号的变化。此外，亚硝酸盐传感通常在酸性环境中进行，以便传感分子可以与亚硝酸根离子完全反应。因此，需要考虑合适的酸性介质(H+浓度)以确保该传感过程的进行。Rh6G@MOF-5悬浮液在不同H+浓度下的荧光猝灭(F0-F)情况如图4(A)所示。值得注意的是，随着HCl浓度从0增加到0.4mol/L，探针的荧光猝灭强度明显增加，这可以归因于质子加速NO2 -与Rh6G@MOF-5之间的反应。然后，随着HCl浓度从0.4M增加到1.0M，F0-F值趋于平稳且无明显波动。因此，该探针在H+浓度为0.4mol/L中的检测效果较好，并将应用于后续实验当中。
此外，荧光探针与NO2 -不同反应时间下荧光强度变化如图4(B)所示。在Rh6G@MOF-5悬浮液中加入亚硝酸盐溶液后，在前20min内探针的荧光强度迅速下降，随后达到荧光平衡状态。这种较快的猝灭速率可能与MOF-5纳米材料的多孔结构相关，此结构可以使NO2 -离子从溶液中被吸附到纳米探针的表面，提高分析物扩散能力并促进亚硝酸盐与荧光识别位点间的相互作用。因此，为确保荧光猝灭效率，选择20分钟作为最佳反应时间并应用于后续实验中。
2.4基于Rh6G@MOF-5的亚硝酸盐荧光检测
基于上述最佳反应条件，图4(C)展示了合成的Rh6G@MOF-5荧光探针在不同浓度NO2 -(0至300mmol/L)的存在下荧光强度的变化。随着NO2 -浓度的增加，在545nm处的荧光发射峰的荧光强度逐渐减弱。NO2 -浓度与探针的荧光强度之间存在良好的线性关系，NO2 -浓度在1-10μM范围内，线性关系为F＝1744.77–65.40C[NO2 -](R2＝0.9975)；NO2 -浓度在20-200μM范围内，F＝1091.27-4.02C[NO2 -](R2＝0.9949)。最低检出限LOD定义为3σ/s，其中σ是空白测量的标准偏差，s是线性校准曲线的斜率，最终确定LOD为0.2μM，远低于肉制品中亚硝酸盐的上限浓度(Zhang,Su,Li,Zhang,Fan,&Ma,2016)。上述结果表明，这种高灵敏行的Rh6G@MOF-5荧光探针可用于肉类样品中NO2 -的检测中。
2.5 Rh6G@MOF-5的抗干扰性
在实际肉制品检测时，抗干扰性是最重要的因素之一。因此，为了研究Rh6G@MOF-5纳米传感器平台对亚硝酸根离子的特异性，针对此荧光探针进行了抗干扰性实验来评价其实际应用的潜在价值。所选取的多种干扰离子包括NO3 -,SO4 2-,CO3 2-,Cl-,K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Pb2+,Zn2+,Cu2+,Mn2+,Fe2+,Fe3+,Al3+,H2PO4 -和HPO4 2-，测试他们在相同条件下对Rh6G@MOF-5荧光强度的影响，如图4(E)。当向Rh6G@MOF-5悬浮液中加入17种不同干扰离子(1×10-4mol/L)，干扰离子的浓度为NO2 -浓度的10倍，Rh6G@MOF-5探针的荧光强度没有明显变化。只有在上述传感系统中添加NO2 -(1×10-5mol/L)才出现显着的猝灭现象，表明Rh6G@MOF-5纳米传感器对NO2 -检测具有高度特异性。由于LOD低、检测范围宽、灵敏度高、对NO2 -的特异性大大提高，该LMOF可为肉制品系统中NO2 -的高精度检测提供一个高效平台。
2.6 Rh6G@MOF-5在实际肉制品中的应用
为了评估本方法合成的LMOF荧光传感器在复杂的肉制品样品中的潜在可行性，对包括香肠、培根、火腿和酱卤肉制品在内的六种肉类样品进行了NO2 -检测。为了评估合成的根据《中华人民共和国食品安全国家标准》(GB 5009.33-2016)的方法，采用1.6的方法，从上述样品中提取NO2 -，加入不同浓度的NO2 -标准溶液，用同样的方法估算回收率。如表1所示，所得结果与标准添加浓度无明显差异。香肠、培根、猪肉火腿、牛肉火腿、酱牛肉和烧鸡的亚硝酸盐含量分别为7.83mg/Kg、6.45mg/Kg、9.03mg/Kg、7.45mg/Kg、7.66mg/Kg和3.81mg/Kg。经计算，亚硝酸盐的定量回收率为96.1％～103.2％，RSD小于4％，表明该探针在用于肉制品中NO2 -的实时检测时具有较高的准确度、精密度和可靠性。因此，新型荧光纳米传感器Rh6G@MOF-5可在实际应用中用于NO2 -检测分析。
表1 Rh6G@MOF-5荧光探针用于试剂肉制品中亚硝酸盐的检测
2.7 NO2 -对Rh6G@MOF-5猝灭的可能性机制
为了更好地了解Rh6G@MOF-5探针对NO2 -优异传感性能的来源，因而探究了其猝灭机制。发明人首先研究了NO2 -和Rh6G@MOF-5传感器的光学特性。图4(F)为NO2 -的UV-Vis吸收光谱和Rh6G@MOF-5的荧光激发和发射光谱。显然，NO2 -在320～500nm具有较强的特征性紫外-可见吸收光谱，与Rh6G@MOF-5的吸收峰与激发峰(350nm)重叠，而与Rh6G@MOF-5的荧光发射光谱之间没有重叠，表明NO2 -对Rh6G@MOF-5探针的荧光猝灭可能受内部过滤效应(Inner filter effect,IFE)而非共振能量转移(/> resonance energytransfer,FRET)调节。先前的文献报道称，亚硝酸盐和基于Rh6G的纳米传感器之间的发射猝灭可归因于静态猝灭机制，这与本研究的结论一致，因为IFE属于静态猝灭过程(Zhanget al.,2016；Dhanya,Joy,&Rao，2012)。另一方面，NO2 -对Rh6G@MOF-5可能的荧光猝灭机制是基于吸电子效应，通过电子转移实现的。即NO2 -在酸性介质中形成亚硝基阳离子(NO+)，缺电子的NO+与Rh6G的仲胺基团形成亚硝基衍生物，在一定程度上淬灭了Rh6G@MOF-5传感器的荧光。
本发明公开了一种用于肉制品中亚硝酸盐检测的荧光纳米探针分子及其制备方法，该荧光纳米探针通过简便的一锅合成法，制备了一种新型发光金属有机骨架材料(Rh6G@MOF-5)，通过荧光信号强度变化来检测肉制品中亚硝酸盐的含量和浓度。当荧光纳米探针与亚硝酸盐反应时，随着NO2 -浓度增大，探针的荧光强度在0-200μM范围内呈线性下降，最低检出限为0.2μM。并且，Rh6G@MOF-5被证明是一种灵敏度高和选择性强的纳米探针，用于检测肉类产品中的NO2 -，回收率区间为96.1％至103.2％，RSD小于4％。综上所述，本发明所述的用于检测亚硝酸盐的荧光探针分子制备过程简单，成本低，兼具优异的选择性和灵敏性，能够用于现场快速检测亚硝酸盐，具备广阔的应用前景。
这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (4)

1.基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
取待测产品制备为检测样品；
取Rh6G@MOF-5粉末分散在去离子水中，超声处理得到Rh6G@MOF-5的悬浮液，随后，将Rh6G@MOF-5悬浮液、盐酸溶液和检测样品混合，并于紫外光350 nm激发波长下测量其荧光发射光谱，
其中，所述Rh6G@MOF-5粉末为将Rh6G染料加入于溶解有六水合硝酸锌和对苯二甲酸的N,N-二甲基甲酰胺的溶液中反应得到的固体粉末。
2.如权利要求1所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法，其特征在于，Rh6G@MOF-5粉末为依照如下方法制备得到：
1）将六水合硝酸锌和对苯二甲酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，
2）将Rh6G染料加入到步骤1）中的溶液中，超声处理，得到混合液，
3）使所述混合液反应完成后，收集固体产物，干燥后，得到基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针。
3.如权利要求1所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法，其特征在于，所述Rh6G@MOF-5悬浮液为将10.0 mg Rh6G@MOF-5粉末分散在25 mL去离子水中，超声处理得到Rh6G@MOF-5的悬浮液，
所述盐酸溶液的浓度为0.4 mol/L，
所述 Rh6G@MOF-5悬浮液，所述盐酸溶液和所述检测样品的体积比为1:8:1。
4.如权利要求1所述的基于Rh6G@MOF-5的荧光纳米探针用于亚硝酸盐的检测方法，其特征在于，所述待测产品为肉制品，取所述肉制品，首先使用硼砂溶液浸提，之后向浸提液中依次加入亚铁氰化钾和乙酸锌溶液，边加边摇，定容至刻度线，以沉淀蛋白质并除去上层脂肪，然后将清液过滤，用作待测产品的检测样品。
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