本發(fā)明涉及熒光探針的制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，碳納米顆粒是指直徑小于100納米的顆粒，碳納米顆粒具有優(yōu)異的光學(xué)性能，在特定波長激發(fā)光的作用下可以發(fā)出明亮的熒光，在金屬離子檢測、生物成像、藥物遞送等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，就其制備方法而言，包括自上而下的通過大塊物質(zhì)裂解制備納米顆粒的方法和自下而上的通過小分子聚合合成納米顆粒的方法，自上而下的方法通常需要較為苛刻的條件，并且制備的納米顆粒熒光產(chǎn)率相對較低，自下而上的制備方法簡單，可以方便的制備納米顆粒，通常通過采用摻雜其他元素的方法，得到高熒光量子產(chǎn)率的碳納米顆粒，常用于摻雜元素是氮，另一方面，廢棄物的再利用也是綠色化學(xué)中非常重要的問題，目前通過魚類加工廢棄物制備氮硫摻雜碳點(diǎn)的方法還未見報(bào)道，維生素c是一種己糖醛基酸，具有抗壞血病的作用，也稱作抗壞血酸，在維持人體健康方面發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)，維生素c還是一種抗氧化劑和自由基清除劑，能夠緩和多種疾病的氧化應(yīng)激，是一種與生命活動(dòng)密切相關(guān)的有機(jī)化合物，維生素c是一種水溶性維生素，在常態(tài)下不穩(wěn)定，容易被空氣中的氧所氧化，易受溫度、ph值、酶、銅離子、鐵離子、紫外線以及糖、鹽等的影響；同時(shí)，對于人類來講，維生素c必須從食物中攝取，因此，檢測維生素c含量不僅可以評價(jià)食品品質(zhì)，還對研究維生素c在飲食健康、醫(yī)療保健和食品保鮮方面都具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種突破傳統(tǒng)制備方式，降低生產(chǎn)成本低，實(shí)現(xiàn)過程簡單、可控的氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法，包括以下步驟：

a、以富含蛋白質(zhì)的魚類加工廢棄物為原料，清洗之后切成質(zhì)量為10-100克的魚肉塊；

b、將切塊后的魚肉塊原料進(jìn)行熱處理，其中熱處理溫度為100-500℃，處理時(shí)間為10-60min；

c、將經(jīng)過烤制的魚肉塊浸泡于有機(jī)溶劑中浸提，其中浸提時(shí)間為2-48小時(shí)，料液比為1:1-1:10；

d、浸提處理后，收集液相，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑；

e、脂溶性有機(jī)溶劑脫脂后采用體積排阻凝膠柱層析純化，與含鐵離子化合物復(fù)配后即為碳納米熒光探針，其中納米顆粒與鐵離子質(zhì)量比為20:1-5:1。

所述步驟a中魚類為淡水魚類。

所述步驟a中魚肉塊的最大厚度為0.1-10厘米。

所述步驟c中的有機(jī)溶劑為乙醇、甲醇、乙醚、乙酸乙酯中的一種或幾種。

所述步驟e中脂溶性有機(jī)溶劑為三氯甲烷、二氯甲烷、正己烷、異丙醇中的一種或幾種。

所述步驟e中體積排阻凝膠柱為交聯(lián)葡聚糖、瓊脂糖凝膠、聚丙烯酰胺凝膠中的一種或幾種。

所述步驟e中含鐵離子化合物為氯化鐵、硝酸鐵、乙酸鐵、硫酸鐵鐵鹽以及它們的水合物。

本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法，檢測過程操作簡單方便、靈敏度高且選擇性好，檢測結(jié)果直觀、可定量檢測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法的實(shí)施例一制備的碳納米熒光探針的粒徑分布示意圖。

圖2是本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法的實(shí)施例一制備的碳納米熒光探針的x射線光電子能譜掃描圖。

圖3是本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法的實(shí)施例一制備的碳納米熒光探針的c1s精細(xì)譜圖。

圖4是本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法的實(shí)施例一制備的碳納米熒光探針的n1s精細(xì)譜圖。

圖5是本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法的實(shí)施例一制備的碳納米熒光探針的o1s精細(xì)譜圖。

圖6是本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法的實(shí)施例一制備的碳納米熒光探針的s2p精細(xì)譜圖。

圖7是本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法的實(shí)施例一制備的碳納米熒光探針的紅外光譜圖。

圖8是本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法的實(shí)施例二中的fe³⁺濃度對熒光強(qiáng)度的影響示意圖。

圖9是本發(fā)明一種氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法的實(shí)施例五中的維生素c濃度對熒光強(qiáng)度的影響示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-圖9所示，氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法，包括以下步驟：

a、以富含蛋白質(zhì)的魚類加工廢棄物為原料，清洗之后切成質(zhì)量為10-100克的魚肉塊，其中最大厚度為0.1-10厘米，其中魚類為鯽魚、鯉魚等淡水魚類；b、將切塊后的魚肉塊原料進(jìn)行熱處理，其中熱處理溫度為100-500℃，處理時(shí)間為10-60min；c、將經(jīng)過烤制的魚肉塊浸泡于有機(jī)溶劑中浸提，其中浸提時(shí)間為2-48小時(shí)，料液比為1:1-1:10，有機(jī)溶劑包括乙醇、甲醇、乙醚、乙酸乙酯中的一種或幾種，；d、浸提處理后，收集液相，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑；e、脂溶性有機(jī)溶劑脫脂后采用體積排阻凝膠柱層析純化，與含鐵離子化合物復(fù)配后即為碳納米熒光探針，其中納米顆粒與鐵離子質(zhì)量比為20:1-5:1，有脂溶性有機(jī)溶劑包括三氯甲烷、二氯甲烷、正己烷、異丙醇中的一種或幾種，體積排阻凝膠柱包括：sephadex交聯(lián)葡聚糖、sepharose瓊脂糖凝膠、bio-gelp聚丙烯酰胺凝膠中的一種或幾種，含鐵離子化合物包括：氯化鐵、硝酸鐵、乙酸鐵、硫酸鐵等鐵鹽以及它們的水合物，該碳納米熒光探針應(yīng)用于還原性物質(zhì)檢測，尤其是維生素c的檢測，檢測中激發(fā)光范圍為250-400納米，發(fā)射光范圍是400-600納米，維生素c的檢測是基于“開-關(guān)-開”三態(tài)發(fā)射的。

實(shí)施例一：氮硫摻雜的碳納米顆粒的制備，將鯽魚洗凈，切成10-20g肉塊，在400℃烤制30min，自然冷卻后通過乙醇浸提提取納米顆粒，料液比為1:5，提取時(shí)間為15小時(shí)；通過真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器將乙醇粗提物中的乙醇除去；殘留物采用水復(fù)溶后采用三氯甲烷萃取脫脂，水與三氯甲烷的體積比為1:1，至水相溶液澄清透明為止（重復(fù)5次）；將水相粗提溶液過g-25葡聚糖凝膠柱層析，收集熒光強(qiáng)度高于80（激發(fā)波長=340nm，發(fā)射波長=410nm）部分，凍干后即得到的粉末狀的碳納米顆粒，通過透射電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)其呈球形，平均粒徑為16.7nm，碳納米熒光產(chǎn)率通過已知的公式測量，φ1=φ2i1a2η21/i2a1η22，要求吸光度a1，a2小于0.1，以減少誤差，采用硫酸奎寧作為參比物，i2-硫酸奎寧熒光強(qiáng)度的積分面積值，i1-納米顆粒熒光強(qiáng)度的積分面積值，a2-硫酸奎寧的紫外吸收值，a1-納米顆粒熒光強(qiáng)度的紫外吸收值，η2-硫酸奎寧溶劑的折射率，η1-納米顆粒的折射率。制備碳納米量子熒光量子產(chǎn)率為12.6%，通過x射線光電子能譜分析，制得的納米顆粒由碳、氮、氧和硫組成，其比例為57.15%、15.64%、26.1%和1.11%，同時(shí)，x射線光電子能譜分析與傅里葉紅外光譜分析表明其表面含有豐富的官能團(tuán)，包括羥基、羰基、氨基等。

實(shí)施例二：用于維生素c檢測的碳納米熒光探針的制備，將實(shí)施例一中制得的納米顆粒配置成濃度為0.1mgml-1的水溶液，向其中加入氯化鐵，使其終濃度分別10,20,40,60,80,100,150,300,400,500μmoll-1，充分混合后，后靜置2min，采用檢測波長范圍涵蓋280-700nm的熒光光度計(jì)檢測標(biāo)準(zhǔn)溶液中的熒光強(qiáng)度f1，檢測條件為激發(fā)波長為340nm，發(fā)射波長410nm，空白對照組（未加鐵離子）的熒光強(qiáng)度為f0（激發(fā)波長為340nm，發(fā)射波長410nm），繪制出熒光淬滅強(qiáng)度（（f0-f1）/f0）與fe3+濃度之間的標(biāo)準(zhǔn)曲線，圖8為碳納米熒光探針對fe3+的敏感性分析圖，可見隨著fe3+濃度的增加，碳納米顆粒熒光強(qiáng)度逐漸降低，說明該碳納米顆粒對fe3+的濃度很敏感；但當(dāng)[fe3+]≥100μmoll-1時(shí)，碳納米顆粒的熒光強(qiáng)度的降低和鐵離子濃度的升高不再具有線性關(guān)系；以fe3+溶液濃度范圍在10-100μmoll-1為橫坐標(biāo)，以熒光淬滅強(qiáng)度（（f0-f1）/f0）為縱坐標(biāo)，可制得線性回歸方程y=0.00378x+0.01998，相關(guān)系數(shù)r2＝0.9948，將實(shí)施例中1制得的納米顆粒配置成濃度為0.1mgml-1的水溶液，加入氯化鐵溶液，使之終濃度為40μmoll-1，靜置10分鐘后，納米顆粒與鐵離子配合后即可得到熒光探針，在340納米激發(fā)光下，在410納米下檢測熒光強(qiáng)度，其熒光強(qiáng)度因鐵離子的存在發(fā)生淬滅，可以用于維生素c的檢測。

實(shí)施例三：用于維生素c檢測的碳納米熒光探針的制備，將實(shí)施例一中制得的納米顆粒配置成濃度為0.1mgml-1的水溶液，加入氯化鐵溶液，使之終濃度為100μmoll-1，靜置10分鐘后，納米顆粒與鐵離子配合后即可得到熒光探針，在340納米激發(fā)光下，在410納米下檢測熒光強(qiáng)度，可以用于維生素c的檢測。

實(shí)施例四：用于維生素c檢測的碳納米熒光探針的制備，將實(shí)施例一中制得的納米顆粒配置成濃度為0.1mgml-1的水溶液，加入氯化鐵溶液，使之終濃度為150μmoll-1。靜置10分鐘后，納米顆粒與鐵離子配合后即可得到熒光探針。在340納米激發(fā)光下，在410納米下檢測熒光強(qiáng)度，可以用于維生素c的檢測。

實(shí)施例五：維生素c的檢測，將實(shí)施例三中制得的碳納米熒光探針用于檢測維生素c的含量，取1.9ml上述碳納米熒光探針溶液，加入維生素c使其終濃度分別為10,40,80,150,250,400,500μmoll-1，充分混合后，后靜置30min，采用檢測波長范圍涵蓋280-700nm的熒光光度計(jì)檢測標(biāo)準(zhǔn)溶液中的熒光強(qiáng)度f1，檢測條件為激發(fā)波長為340nm，發(fā)射波長410nm，空白對照組（未加鐵離子）的熒光強(qiáng)度為f0（激發(fā)波長為340nm，發(fā)射波長410nm），繪制出熒光淬滅強(qiáng)度（（f1-f0）/f0）與維生素c濃度之間的標(biāo)準(zhǔn)曲線，圖9為碳納米熒光探針對維生素c的敏感性分析圖，可見碳納米熒光探針隨著維生素c濃度的增加，熒光強(qiáng)度逐漸升高，說明該碳納米熒光探針對維生素c的濃度敏感；但當(dāng)維生素c濃度≥250μmoll-1時(shí)，碳納米的熒光強(qiáng)度的升高和維生素c濃度的升高不再具有線性關(guān)系；以維生素c濃度范圍在10-250μmoll-1為橫坐標(biāo)，以熒光淬滅強(qiáng)度（（f0-f1）/f0）為縱坐標(biāo)，可制得線性回歸方程y=0.000862x+0.01505，相關(guān)系數(shù)r2＝0.9108，將實(shí)施例三中制得的碳納米熒光探針用于檢測維生素c的含量，取1.9ml上述碳納米熒光探針溶液，加入0.1ml0.8mmoll-1的維生素c溶液，在340納米激發(fā)光下，在410納米下檢測熒光強(qiáng)度，在加入還原性物質(zhì)后，鐵離子被還原成亞鐵離子，因鐵離子存在導(dǎo)致熒光強(qiáng)度淬滅在一定程度上得到恢復(fù)，其恢復(fù)程度與還原性物質(zhì)加入量成正比，實(shí)現(xiàn)熒光的“開-關(guān)-開”的響應(yīng)，達(dá)到測定目的，在本例中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算獲得其濃度為0.84mmoll-1，回收率為105%。

實(shí)施例六：維生素c的檢測，將實(shí)施例三中制得的碳納米熒光探針用于檢測維生素c的含量，取1.9ml上述碳納米熒光探針溶液，加入0.1ml1.6mmoll-1的維生素c溶液，在340納米激發(fā)光下，在410納米下檢測熒光強(qiáng)度，在加入還原性物質(zhì)后，鐵離子被還原成亞鐵離子，因鐵離子存在導(dǎo)致熒光強(qiáng)度淬滅在一定程度上得到恢復(fù)，其恢復(fù)程度與還原性物質(zhì)加入量成正比，實(shí)現(xiàn)熒光的“開-關(guān)-開”的響應(yīng)，達(dá)到測定目的，在本例中根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算獲得其濃度為1.82mmoll-1，回收率為114%。

實(shí)施例7：維生素c的檢測，將實(shí)施例三中制得的碳納米熒光探針用于檢測維生素c的含量，取1.9ml上述碳納米熒光探針溶液，加入0.1ml5.0mmoll-1的維生素c溶液，在340納米激發(fā)光下，在410納米下檢測熒光強(qiáng)度，在加入還原性物質(zhì)后，鐵離子被還原成亞鐵離子，因鐵離子存在導(dǎo)致熒光強(qiáng)度淬滅在一定程度上得到恢復(fù)，其恢復(fù)程度與還原性物質(zhì)加入量成正比，實(shí)現(xiàn)熒光的“開-關(guān)-開”的響應(yīng)，達(dá)到測定目的，在本例中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算獲得其濃度為5.2mmoll-1，回收率為104%，本發(fā)明氮硫摻雜碳納米熒光探針綠色制備方法，原料易得、成本低、過程簡單可控，即對烤魚進(jìn)行簡單的有機(jī)溶劑提取、旋蒸、萃取、凝膠層析即可，所得碳納米為直徑小于20納米的球狀結(jié)構(gòu)，具有熒光壽命長、量子效率高、結(jié)果重復(fù)性好的特點(diǎn)。