利用芦荟为碳源制备碳量子点及柠檬黄检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于食品检测技术领域，具体设及一种利用芦苔为碳源制备碳量子点的及 巧樣黄检测方法。
【背景技术】
[0002] 巧樣黄是广泛使用的食用合成色素之一，多用于食品、饮料、药品、化妆品、饲料等 的着色。然而，过量的巧樣黄可能导致肝脏和肾脏的受损、生殖毒性W及神经行为毒性。因 此，食品中巧樣黄的添加量必须严格控制和规范。目前，测定巧樣黄的方法主要包括薄层色 谱法、电化学传感和高效液相色谱等。然而，运些方法都需要昂贵的仪器和复杂的样品前处 理步骤，费时费力，不适用于食品中巧樣黄的常规检测。借助纳米材料的巧光特性建立巧樣 黄的检测方法，可W解决存在的运些问题。
[0003] 碳量子点是一种粒径一般小于lOnm的新型碳纳米材料，由于其良好的水溶性、光 稳定性、低毒性W及生物相容性等特性被广泛应用于光学器件的制造、生物传感、细胞成像 W及分子检测等方面。近年来，合成碳量子点的方法主要有电弧放电、激光消融、电化学氧 化、微波法W及水热法。相比之下，水热法不需要高能量源和复杂仪器，且合成碳量子点水 溶性、分散性W及量子产率都较为理想，是一种简单、经济、高效的合成碳量子点的方法。碳 量子点的开发及应用在最近几年非常活跃，合成碳量子点所用原料主要有人工合成的含 碳试剂和天然植物碳源，但还未发现采用芦苔作为碳源来合成碳量子点并研究其应用的报 道。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一是为解决现有技术中，检测巧樣黄方法复杂，价格高昂，费时费 力的问题，提供一种利用芦苔为碳源制备碳量子点，并通过该碳量子点检测巧樣黄的方法。 该方法简单、经济、绿色、灵敏、快速，可用于食品中巧樣黄的常规分析。
[0005] 本发明提供一种利用芦苔为碳源制备碳量子点的方法，包括W下步骤，向反应蓋 中加入新鲜芦苔和超纯水，于180°c条件下反应11个小时，自然冷却至室溫后过滤，向滤液 中加入等体积二氯甲烧除去未反应有机物，收集上层浅黄色水溶液，将所述浅黄色水溶液 装入透析袋中纯化，即得碳量子点水溶液，置于4°C保存备用。 阳006] 进一步的，所述芦苔用量为5g，所述超纯水用量为25ml。
[0007] 进一步的，所述透析袋的截留分子量为3500。
[000引进一步的，所述过滤为使用0. 22ym微孔滤膜过滤。
[0009] 本发明还提供一种巧樣黄检测方法，取碳量子点溶液、抑缓冲溶液和样品溶液，依 次加入同一离屯、管，用超纯水定容，摇匀后平衡，然后测定其巧光强度。
[0010] 进一步的，所述测定巧光强度的条件为A441皿。
[0011] 进一步的，所述抑缓冲溶液为抑=6. 0的憐酸盐缓冲液。
[0012] 进一步的，所述平衡条件为5°C下平衡5min。 阳01引进一步的，所述碳量子点溶液为450y1、抑缓冲溶液为500y1、样品溶液为1000 yl。
[0014] 进一步的，所述碳量子点的制备方法为，向反应蓋中加入5g洗净新鲜的芦苔和 25ml超纯水，于180°C条件下反应11个小时，自然冷却至室溫后，过0. 22ym微孔滤膜，再 向滤液中加入等体积二氯甲烧除去未反应有机物，收集上层浅黄色水溶液，将所述浅黄色 水溶液装入截留分子量为3500的透析袋中纯化，即得碳量子点水溶液。
[0015] 本发明的有益效果在于：本发明的利用芦苔为碳源制备碳量子点及巧樣黄检测方 法，碳量子点的合成方法简单、经济、绿色，且具有强而稳定的巧光性质。利用巧樣黄分子对 碳量子点选择性高效的巧光泽灭效应，建立了一种简单、绿色、灵敏、快速的食品中巧樣黄 的检测方法，可用于食品中巧樣黄的常规分析。与现有方法相比，碳量子点的合成原料廉价 易得、方法简单、绿色环保、所得碳量子点巧光量子产率高，该量子点在巧樣黄的检测中所 用仪器相对便宜、试剂耗费少、耗时少、方法准确度和重现性均很好。
【附图说明】
[0016] 图1所示为本发明实施例1合成碳量子点的原子力显微镜（AFM)图；
[0017]图2所示为本发明实施例1合成碳量子点的紫外吸收光谱（A)和巧光发射光谱 度）图；
[0018]图3所示为本发明实施例1合成碳量子点在不同激发波长下得到的巧光光谱图；
[0019] 图4所示为本发明实施例1合成碳量子点的红外光谱图； 阳020]图5所示为本发明实施例1碳量子点-巧樣黄体系的Stern-Volmer曲线；
[0021] 图6所示为本发明实施例2抑对碳量子点-巧樣黄体系巧光强度的影响；
[0022] 图7所示为本发明实施例2碳量子点用量对碳量子点-巧樣黄体系巧光强度的影 响；
[0023]图8所示为本发明实施例2反应溫度对碳量子点-巧樣黄体系巧光强度的影响；
[0024] 图9所示为本发明实施例2反应时间对碳量子点-巧樣黄体系巧光强度的影响；
[0025]图10所示为本发明实施例2不同浓度的巧樣黄对碳量子点的巧光强度的影响； [00%] 图11所示为本发明实施例2碳量子点巧光强度与巧樣黄浓度的线性关系；
[0027]图12所示为本发明实施例3碳量子点-巧樣黄体系的干扰图。
【具体实施方式】
[0028] 下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中 描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可W被相互组合从而达 到更好的技术效果。 阳〇29] 实施例1
[0030] 1、碳量子点（c-dots)的合成
[0031] 首先，新鲜的芦苔用纯净水洗净，将5g洗净的芦苔加入到lOOmL具有聚四氣乙締 内衬的不诱钢反应蓋中，然后加入25mL超纯水，盖塞并旋紧，将其放入恒溫鼓风干燥箱，于 180°C条件下进行水热反应，11小时后取出，将反应蓋自然冷却至室溫，然后抽滤（滤膜为 0. 22ym的聚丙締微孔滤膜），在收集的滤液中，加入20mL二氯甲烧W除去未反应有机物， 收集上层浅黄色水溶液（约20mL)。最后，将所得浅黄色水溶液装入截留分子量为3500的 透析袋中进行进一步纯化，将透析袋两端夹好后置于5000mL烧杯中，磁力揽拌，透析8小时 后，将透析袋内溶液即碳量子点溶液转移的试剂瓶，于4°C的冰箱中保存备用。 阳0巧 2、碳量子点的表征
[0033] 2. 1原子力显微镜分析
[0034] 图1为合成碳量子点的原子力显微镜（AFM)图。从图1中可W看出，碳量子点呈 分散较为均匀的球形（图la)，平均粒径大约为5皿（图化）。
[0035] 2. 2紫外吸收和巧光发射光谱分析
[0036] 图2为合成碳量子点的紫外吸收光谱（A)和巧光发射光谱度）图。由图2可知， 碳量子点在278nm处具有紫外吸收（曲线A)，运与其他方法合成的碳量子点是一致的。当 激发波长为441nm时，碳量子点在503nm处有强巧光发射（曲线B)，且半峰宽约为100,也 侧面说明了合成碳量子点的粒径较小。合成碳量子点溶液在日光下为浅黄色，在紫外灯照 射下呈现明亮的黄色巧光，而当加入一定量的巧樣黄时，其巧光发生明显的巧灭。
[0037] 2. 3发射依赖激发性质分析
[0038] 图3为合成碳量子点在不同激发波长下得到的巧光光谱图。从图中可W看出，随 激发波长的增加，发射光谱峰位不断蓝移，当激发波长为440nm时，巧光强度达最大。表明 该方法合成的碳量子点与其他碳量子点一样具有发射依赖激发的性质。
[0039] 2. 4红外光谱分析
[0040] 为了进一步探究合成碳量子点的化学组成和表面的官能团情况，对其进行了红 外光谱测定。如图4所示，在3400cm1和1073cm1出现了 -0H的伸缩振动峰，1590cm1和 1400cm1处的峰分别是由于C00的不对称和对称伸缩振动，2923cm1的峰是由于C-H键的 伸缩造成的。W上结果表明，合成碳量子点的表面主要含有径基和簇基，运些官能团可能是 芦苔的碳化产生的。
[0041] 2. 5碳量子点的巧光稳定性
[0042] 将碳量子点溶液在365nm紫外灯下连续照射120min来研究碳量子点的巧光稳定 性。结果表明，未观察到明显的光闪烁现象产生，表明合成的碳量子点具有较好的稳定性。
[0043] 3、传感器设计原理
[0044] 合成碳量子点具有强而稳定的巧光，而当加入一定量的巧樣黄时，其巧光发生明 显的巧灭，且其巧光泽灭程度与巧樣黄的浓度呈现良好的线性关系。据此，我们可W设计一 种巧光探针，根据碳量子点的巧光巧灭程度来检测食品中巧樣黄的浓度。 W45] 4、巧灭机理探究
[0046] 巧光巧灭过程实际上是与发光过程相互竞争从而缩短发光分子激发态寿命的过 程。巧灭过程可能发生于巧灭剂与巧光物质的激发态分子之间的相互作用，也可能发生于 巧灭剂与巧光物质的基态分子之间的相互作用。前一种过程称为动态巧灭，后一种称为静 态巧灭。动、静态巧灭通常W溫度、寿命、黏度W及吸收光谱的变化进行辨别。对于动态巧 灭，当溫度升高时，分子间的有效碰撞、能量转移效率增加W致巧灭常数均随之增加。相反 对于静态巧灭，溫度升高不利于复合物的形成将导致巧灭常数的减小。动态巧灭通常用 Stern-Volmer方程进行描述：
[0047] F0/F = 1+Ksv阳]=1+Kq T 0阳]
[0048] 其中，F。和F分别代表未添加巧灭剂和加了巧灭剂的巧光强度，Kq是双分子巧灭过 程的速率常数，T。代表不加巧灭剂时分子的平均寿命，其值通常为10Ss，阳]指巧灭剂的 浓度，Ksv称为tern-Volmer巧灭常数。于5血离屯、管中加入450yLc-dots溶液、500yL 抑=6. 0的憐酸盐缓冲溶液W及不同体积的巧樣黄溶液，稀释至4mU然后摇匀在278, 288， 298和308K条件下平衡5min，W441nm作为激发波长进行巧光测定。并WFe/F对巧樣黄 浓度线性拟合分析，结果如图5和表1所示，
[0049] 表1碳量子点和巧樣黄在不同溫度作用下的Stern-Volmer巧灭常数 阳化0]
阳0川 实施例2
[0052] 1、检测条件的优化 阳05引1. 1最优抑的考察
[0054]将450yLC-dots溶液、100ymol/L巧樣黄溶液400yL，W及500yL不同抑值 的憐酸盐缓冲溶液依次加入5mL的离屯、管中，并用超纯水定容至4mU然后摇匀在5°C下平 衡5min，W441nm作为激发波长进行