甲烷氧化菌素介导纳米金合成可视化检测奶粉中三聚氰胺

【摘要】：甲烷氧化菌能够向周围环境中释放一种分子量仅为1200Da左右的荧光肽,称为甲烷氧化菌素(Methanobactin, Mb),它由7个氨基酸以及包含硫酰唑酮生色团的特殊部分组成,通过2个氧唑N和2个硫酰S与铜高度络合,Mb还可以和Au(Ⅲ)结合并将其还原为Au(0)。在有对苯二酚作为电子供体的条件下,Mb可以催化Au(Ⅲ)持续还原形成纳米金。纳米金的表面等离子体共振(SPR)效应使得其水溶液在500-600nm之问具有典型的特征吸收峰和肉眼可观察到的特殊颜色(酒红色或葡萄紫色),纳米金的摩尔吸光系数是其它化合物的儿百甚至上千倍,纳米金的上述特性使其广泛应用于分析检测。 近年来频发的三聚氰胺中毒事件掀起了国内外对三聚氰胺检测的热潮,美国FDA、欧盟和中国政府均对其安全限度进行了规定,成人乳制品规定为2.5ppm (USA),婴幼儿奶粉为1ppm、其它乳制品为2.5ppm(中国)。但非法添加三聚氰胺的做法依然屡禁不止,因此三聚氰胺的检测成为解决食品安全问题的一个关键环节,除了使用高效液相色谱法、气象色谱-质谱法等检测外,也有研究人员用金、银纳米粒子检测三聚氰胺,从分散态转变为聚集态,通过颜色变化实现肉眼检测,但该方法需要复杂的纳米金、银制备、保存、修饰过程,不易操作。 本论文在甲烷氧化菌素(Mb)介导纳米金合成过程中可视化检测三聚氰胺,对奶粉中不同浓度的三聚氰胺进行了检测,考察了奶粉中几种成分对检测的干扰,计算了该方法的检出限及三聚氰胺的加标回收率。研究结果如下： 1、对苯二酚的存在明显促进Mb介导纳米金的合成。纳米金合成的最佳条件为：室温,pH=5.3,摩尔浓度比分别为Mb:Au(Ⅲ)=0.5:1, HQ:Au(Ⅲ)=0.4:1,试剂加入先后顺序为10-3M的甲烷氧化菌素500μL,10-ZM的氯金酸100μL,5×10-4M的对苯二酚800μ.L。纳米金浓度会随着时间的延长逐渐增大,直至反应完全,并对制备出的纳米金溶液进行了紫外-可见吸收光谱(UV-vis)表征、透射电镜(TEM)表征、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征。结果表明：酒红色的纳米金溶液与葡萄紫色的相比,其共振吸收峰更窄,且向短波长方向移动(蓝移),峰的对称性更好,金粒子的直径更小更均 形状大多为球形,平均粒径为13nm,而后者除了球形还有三角形、五边形、六边形,平均粒径为32nm。合成的金纳米粒子具有C=O、C-H、N-H、O-H伸缩振动峰,证明Mb结合在纳米金表面。 2、通过UV-可见分光光度计的结果显示,Mb溶液中加入1ppm(7.93μmol/L)的三聚氰胺后,会有效的抑制纳米金的形成。检测三聚氰胺的最佳条件为：室温,pH=5.3,摩尔浓度比Mb:Au(Ⅲ)=0.7:1, HQ:Au(Ⅲ)=0.25:1,试剂加入先后顺序为10-3M的Mb溶液700μL,10-2M的氯金酸100μL,5×10-4M的对苯二酚500μL,通过UV-可见光谱可检测到浓度为0.1ppm(0.79μmol/L)的三聚氰胺。对含有0.01(0.079μmol/L)、0.05(0.4nmol/L)、0.08ppm (0.63μmol/L)的三聚氰胺时合成的纳米金进行了紫外-可见吸收光谱(UV-vis)表征、透射电镜(TEM)表征,结果表明：随着三聚氰胺浓度的升高,纳米金粒子的浓度减小,纳米金粒子的聚集情况逐渐严重,直到0.08ppm时,溶液中已经没有单独的纳米金粒子存在,此时初步阻断纳米金合成,当浓度达到0.1ppm时彻底阻断了纳米金的形成。 3、检测奶粉中三聚氰胺的最佳条件为：室温,pH=5.3,10-3M的甲烷氧化菌素700μL,10-2M的氯金酸100μL,5×104M的对苯二酚500μL。实验结果表明,三聚氰胺的浓度和与此浓度下纳米金的吸收值之间存在良好的线性关系,肉眼定性检测限为0.7ppm(5.55μmol/L),用UV-可见分光光度计在0.05-0.5ppm(0.4～3.96μmol/L)之间可以实现定量检测,本方法检出限D.L=0.03ppm,即0.26μM,加标回收率在97～103%。通过分析UV-可见吸收光谱图发现,奶粉中Ca2+、Cl-、Fe3+、Mg2+、Na+、葡萄糖、乳糖、蔗糖、精氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、甘油、氰尿酸、尿嘧啶对纳米金合成和三聚氰胺检测不存在干扰,只有Vb12及Vc有微小影响。 【关键词】：甲烷氧化菌素 纳米金 三聚氰胺检测 检测限 影响因素
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TS252.7;O657.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.1.1 甲烷氧化菌12
• 1.1.2 甲烷氧化菌素12-13
• 1.2 纳米金的合成、表征13-16
• 1.2.1 纳米金粒子的特性及制备13-14
• 1.2.2 纳米金的生物合成14-15
• 1.2.3 纳米金的表征方法15-16
• 1.3 纳米金的应用16-20
• 1.3.1 纳米金在生物标记分析中的应用16-18
• 1.3.2 纳米金在食品检测中的应用18-20
• 1.4 乳制品质量安全现状20-21
• 1.4.1 三聚氰胺的危害20
• 1.4.2 国内外三聚氰胺检测的研究现状20-21
• 1.5 论文的研究内容及课题来源21-22
• 2 甲烷氧化菌素介导纳米金的合成22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-23
• 2.2.1 实验仪器与设备22-23
• 2.2.2 实验试剂与材料23
• 2.3 实验方法23-24
• 2.3.1 甲基弯菌IMV3011的发酵培养23-24
• 2.3.2 甲烷氧化菌素(Mb)的制备24
• 2.3.3 甲烷氧化菌素(Mb)的紫外-可见光谱表征24
• 2.4 纳米金的制备24-27
• 2.4.1 甲烷氧化菌素(Mb)介导纳米金的合成24-25
• 2.4.2 对苯二酚(HQ)的添加对甲烷氧化菌素(Mb)介导纳米金合成的影响25
• 2.4.3 反应pH对纳米金合成的影响25-26
• 2.4.4 试剂加入顺序对纳米金合成的影响26
• 2.4.5 甲烷氧化菌素(Mb)的浓度对纳米金合成的影响26
• 2.4.6 对苯二酚(HQ)的浓度对纳米金合成的影响26
• 2.4.7 反应时间对纳米金合成的影响26-27
• 2.5 纳米金的表征27-28
• 2.5.1 纳米金的紫外-可见光谱(UV-vis)表征27
• 2.5.2 纳米金的透射电镜(TEM)表征27
• 2.5.3 纳米金的傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征27-28
• 2.6 结果与讨论28-35
• 2.6.1 甲烷氧化菌素(Mb)的紫外-可见光谱表征28
• 2.6.2 甲烷氧化菌素(Mb)介导纳米金的合成28-29
• 2.6.3 对苯二酚(HQ)的添加对甲烷氧化菌素(Mb)介导纳米金合成的影响29-30
• 2.6.4 反应pH对纳米金合成的影响30
• 2.6.5 试剂加入顺序对纳米金合成的影响30-31
• 2.6.6 甲烷氧化菌素(Mb)的浓度对纳米金合成的影响31-32
• 2.6.7 对苯二酚(HQ)的浓度对纳米金合成的影响32
• 2.6.8 反应时间对纳米金合成的影响32-33
• 2.6.9 纳米金的表征33-35
• 2.6.10 Mb介导纳米金合成的机理35
• 2.7 本章小结35-37
• 3 Mb介导纳米金检测三聚氰胺方法的建立37-46
• 3.1 引言37
• 3.2 实验部分37-38
• 3.2.1 实验仪器与设备37-38
• 3.2.2 实验试剂与材料38
• 3.3 实验方法38
• 3.3.1 甲基弯菌IMV3011的发酵培养38
• 3.3.2 甲烷氧化菌素(Mb)的制备38
• 3.4 三聚氰胺的检测38-40
• 3.4.1 三聚氰胺对Mb介导纳米金合成的影响38
• 3.4.2 甲烷氧化菌素(Mb)的浓度对检测的影响38-39
• 3.4.3 对苯二酚(HQ)的浓度对检测的影响39
• 3.4.4 不同浓度三聚氰胺的检测39
• 3.4.5 反应时间对检测的影响39-40
• 3.4.6 三聚氰胺存在时形成的纳米金的UV-vis光谱及TEM表征40
• 3.5 结果与讨论40-45
• 3.5.1 三聚氰胺对甲烷氧化菌素(Mb)介导纳米金合成的影响40
• 3.5.2 甲烷氧化菌素(Mb)的浓度对检测的影响40-41
• 3.5.3 对苯二酚(HQ)的浓度对检测的影响41-42
• 3.5.4 不同浓度三聚氰胺的检测42-43
• 3.5.5 反应时间对检测的影响43
• 3.5.6 三聚氰胺存在时形成的纳米金的UV-vis光谱及TEM表征43-45
• 3.6 本章小结45-46
• 4 Mb介导纳米金合成在奶粉检测三聚氰胺的应用46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 实验部分46-47
• 4.2.1 实验仪器与设备46-47
• 4.2.2 实验试剂与材料47
• 4.3 实验方法47-48
• 4.3.1 甲基弯菌IMV3011的发酵培养47
• 4.3.2 甲烷氧化菌素(Mb)的制备47
• 4.3.3 奶粉样品的预处理47-48
• 4.4 奶粉中三聚氰胺的检测48-49
• 4.4.1 奶粉中不同浓度三聚氰胺的检测48
• 4.4.2 三聚氰胺检出限的计算48
• 4.4.3 奶粉中多种潜在干扰因素的考察48-49
• 4.4.4 三聚氰胺加标回收率的计算49
• 4.5 结果与讨论49-52
• 4.5.1 奶粉中不同浓度三聚氰胺的检测49-50
• 4.5.2 三聚氰胺检出限的计算50
• 4.5.3 奶粉中多种潜在干扰因素的考察50-52
• 4.5.4 三聚氰胺加标回收率的计算52
• 4.6 本章小结52-54
• 结论54-55
• 参考文献55-62
• 攻读学位期间发表的学术论文62-63
• 致谢63

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