一种碳量子点荧光探针及检测甲砜霉素含量的方法技术

本发明专利技术提供了一种碳量子点荧光探针及检测食品和活细胞中甲砜霉素含量的方法。该碳量子点荧光探针的制备方法为：(1)将小龙虾壳粉碎；(2)将小龙虾壳粉分散在超纯水中，添加L‑半胱氨酸，将混合物转移至反应釜中，采用水热法于200℃下碳化处理8h；(3)待冷却到室温后，将所得物离心，过滤收集上清液，0.22μm滤膜过滤，透析纯化，所得溶液进行冷冻干燥，获得碳量子点，将碳量子点溶于水，得到碳量子点荧光探针。本发明专利技术提供的碳量子点荧光探针能通过静态猝灭的方式有效猝灭，其线性检测范围宽、检出限合理、灵敏度高、选择性好，能够很好应用于食品和活细胞中痕量甲砜霉素残留的快速检测，不受复杂环境干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种碳量子点荧光探针及检测甲砜霉素含量的方法
本专利技术属于食品安全检测
，具体涉及一种碳量子点荧光探针及检测食品或活细胞中甲砜霉素含量的方法。
技术介绍
酰胺醇类抗生素是广谱抗生素类药物，广泛应用于食源性动物的兽医治疗中。氯霉素(CAP)是酰胺醇类抗生素的典型代表之一，但1994年欧洲共同体法规1430/94公告明确禁止了氯霉素的使用。甲砜霉素(TAP)在结构上与CAP相似，但是其效力比氯霉素更强，是CAP治疗家禽和动物疾病的最佳替代品。现有研究表明TAP对胃肠道和呼吸道的细菌感染、细菌性前列腺炎和性传播疾病的治疗均有广泛的作用。由于TAP具有优良的抗菌性能和可替代性，在许多国家都是治疗动物疾病的一种倾向选择。然而，在动物饲料中过度使用TAP会导致其残留在动物源性食品中，并引起抗菌耐药性。此外，TAP还表现出血液学毒性，对人类健康构成一定的威胁。因此，欧洲经济共同体(EEC)(委员会法规22-2009No37/2010)已将牛奶和家禽肌肉组织中的TAP的最大残留限量定义为50g·kg-1，需要严格控制其含量。目前关于TAP的检测方法，常用的主要有酶联免疫吸附测定法(ELISA)、紫外分光光度法、高效液相色谱(HPLC)和高效液相色谱-质谱(LC-MS)。其中ELISA能快速实现痕量检测，能处理大量样本，但仍容易出现假阳性或阴性。紫外分光光度法操作简单，但检出限和选择性较差。HPLC和LC-MS方法具有灵敏度好、准确度高的优点，但分析时间长，预处理步骤繁琐，需要大量的有机溶剂。因此，建立一种高效检测食品样品中TAP残留的新方法显得尤为重要。荧光探针检测方法由于其优异的光学性能和高灵敏度，近年来得到了广泛的应用。一些研究表明，半导体金属量子点的TAP检测技术可以获得可接受的线性范围和检测，然而，半导体量子点主要由IIB-VIA、IIIA-VA或IVA-VIA元素组成，这些元素具有生物安全性风险。令人兴奋的是，碳量子点(CDs)作为一类有前途的荧光碳纳米材料，表现出优异的光稳定性、良好的生物相容性和较低的毒性，正逐渐取代传统半导体量子点。到目前为止，许多天然食品产品都很容易作为用于制备CDs的原料，高效利用富含碳源的食物垃圾是一种更有利的选择，其具有成本低和生态友好的优势。然而，现有技术中采用自然资源合成的CDs，存在量子产率低、稳定性差的缺点，仍然面临着巨大的挑战。随着人们生活水平的不断提高，对小龙虾的需求量也越来越大。小龙虾肉仅占小龙虾总重量的30％，这就导致了每年约有42万～43.4万吨小龙虾壳被废弃，造成了严重的环境问题。经对小龙虾壳进行分析，发现其富含蛋白质、脂质和甲壳素，理论上满足了采用生物资源制备CDs的碳源需求，据目前的研究报道，在碳点合成中，食物垃圾已经被引入作为碳前体(Fan，Zhang，Bhandari，杨，2020)。然而，利用小龙虾壳垃圾制备CDs的研究尚未见报道，利用CDs探针检测TAP的工作也很少。因此，如何利用小龙虾壳来合成CDs，并提供一种可调节CDs光致发光性质和量子产率，提高其在检测食品中TAP含量的应用性能，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种碳量子点荧光探针及检测食品中甲砜霉素含量的方法。本专利技术方法提供的碳量子点荧光探针能通过静态猝灭的方式有效猝灭，线性检测范围宽、检出限合理、灵敏度高、选择性好，能够很好应用于食品或活细胞中痕量甲砜霉素(TAP)残留的快速检测，不受复杂环境干扰。本专利技术的目的之一是提供一种碳量子点荧光探针的制备方法，包括以下步骤：(1)将废弃的小龙虾壳洗净，粉碎成小龙虾壳粉；(2)将小龙虾壳粉分散在超纯水中，向其中添加L-半胱氨酸，所述L-半胱氨酸与小龙虾壳粉的质量比为1:2，将混合物转移至反应釜中，采用水热法于200℃下碳化处理8h；(3)待冷却到室温后，将步骤(2)所得物离心，过滤收集上清液，并透析纯化，将所得溶液进行冷冻干燥，获得碳量子点，将该碳量子点溶于水，得到碳量子点荧光探针。本专利技术方法分别以现有的小龙虾壳废料和L-半胱氨酸为碳前体和掺杂剂，通过水热法合成碳量子点荧光探针。其是一种氮和硫掺杂的碳量子点材料，该荧光探针的Abs-QY量子产额为50.2％，荧光寿命为1.72ns，表现出优异的稳定性和可重现性。该荧光探针能通过静态猝灭的方式有效猝灭，具备线性检测范围宽、检出限合理、灵敏度高、选择性好的优点，经实验例验证，能够成功应用于牛奶和鱼类样品中痕量TAP残留的快速检测，检测时间仅需45min，且不受复杂环境干扰。另外，本专利技术实施例还研究了该碳量子点荧光探针的细胞毒性和光学成像性能，并成功拍摄了其细胞成像及在活细胞中检测TAP，表明其是一种环境友好型荧光探针，有望在食品质量监测和药物荧光成像剂分析中得到广泛应用。进一步的是，步骤(2)中所述龙虾壳粉与超纯水的质量体积比为1g：30mL。进一步的是，步骤(3)中所述离心的条件为于12000r/min下离心5分钟。进一步的是，步骤(3)中所述过滤采用0.22μm有机滤膜过滤。进一步的是，步骤(3)中所述透析截留的分子量为Mw＝1000Da，透析纯化的时间为2天。进一步的是，步骤(3)中所述冷冻干燥的温度为-80℃。本专利技术的目的之二是提供一种碳量子点荧光探针，其是由上述任意方法制备得到。本专利技术的目的之三是提供一种上述碳量子点荧光探针的应用，其是用于检测食品中甲砜霉素的含量。本专利技术的目的之四是提供一种上述碳量子点荧光探针用于检测食品中甲砜霉素含量的方法，其检测步骤如下：(1)将制备好的碳量子点材料与BR缓冲溶液混合，加入不同浓度的甲砜霉素溶液，形成碳量子点—甲砜霉素检测体系，涡旋30s，恒温25℃，250rpm的水浴摇床孵育15min，在λex/λem＝376/446nm处记录荧光强度，并根据体系在无甲砜霉素和有甲砜霉素下的荧光强度之比，建立碳量子点荧光探针对甲砜霉素检测的线性标准曲线；(2)将待测食物样品置于离心管中，加入乙酸乙酯，充分搅拌均匀，8000rpm离心5min去除蛋白后重复两次提取过程，40℃氮气流浓缩样品上清液，5.0mL超纯水重新溶解，悬浮液通过0.22μm的膜过滤器过滤，将BR缓冲液和碳量子点荧光探针溶液加入溶液中，涡旋3min，得到待分析样品。进一步的是，步骤(1)中所述甲砜霉素(TAP)的浓度为50～300μg·L-1，所述碳量子点、BR缓冲溶液、甲砜霉素的体积比为2:1:2。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术以小龙虾壳废弃物和L-半胱氨酸为原料制备了氮硫掺杂碳量子点荧光探针(N,S-CDs)，用于食品中甲砜霉素的检测。该N,S-CDs荧光探针具有较高的荧光活性，其Abs-QY为50.2％，该探针适用于牛奶和鱼类样品中甲砜霉素的定量检测，具有灵敏的检出限、优良的选择性和抗干扰能力；其线性范围宽(50～300μg·L-1)、选择性高、灵敏度高(LOD＝27.5μg·L-1)。用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将废弃的小龙虾壳洗净，粉碎成小龙虾壳粉；/n(2)将小龙虾壳粉分散在超纯水中，向其中添加L-半胱氨酸，所述L-半胱氨酸与小龙虾壳粉的质量比为1:2，将混合物转移至反应釜中，采用水热法于200℃下碳化处理8h；/n(3)待冷却到室温后，将步骤(2)所得物离心，过滤收集上清液，并透析纯化，将所得溶液进行冷冻干燥，获得碳量子点，将该碳量子点溶于水，得到碳量子点荧光探针。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳量子点荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废弃的小龙虾壳洗净，粉碎成小龙虾壳粉；
(2)将小龙虾壳粉分散在超纯水中，向其中添加L-半胱氨酸，所述L-半胱氨酸与小龙虾壳粉的质量比为1:2，将混合物转移至反应釜中，采用水热法于200℃下碳化处理8h；
(3)待冷却到室温后，将步骤(2)所得物离心，过滤收集上清液，并透析纯化，将所得溶液进行冷冻干燥，获得碳量子点，将该碳量子点溶于水，得到碳量子点荧光探针。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述龙虾壳粉与超纯水的质量体积比为1g：30mL。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述离心的条件为于12000r/min下离心5分钟。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述过滤采用0.22μm有机滤膜过滤。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述透析截留的分子量为Mw＝1000Da，透析纯化的时间为2天。


6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述冷冻干燥的温度为-80℃。


7.一种碳量子点荧光探针，其特征在于，是由权利要求1-7任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈姝娟，欧阳莞琳，刘梦茹，邹立扣，敖晓琳，刘书亮，何利，申光辉，杨勇，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：四川;51