一种基于上转换荧光材料检测酒中酒精度的方法与流程

本发明涉及酒中酒精度测定技术领域，具体涉及一种基于上转换荧光材料检测酒中酒精度的方法。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，酒在人们生活和社会活动中扮演着不可缺少的角色，酒文化也越来越丰富多彩，人们对酒的品质的要求也越来越高。但传统的测酒中酒精度的仪器昂贵，操作复杂，不适合家用或者携带。因此能够快速有效的检测酒中酒精度引起了广泛关注。目前已有许多检测方法用于酒精度的检测，例如：密度瓶法、酒精计法、沸点法等。但是，这些仪器检测方法具有以下不足：（1）所用的实验装置复杂，不宜推广；（2）实验操作复杂；（3）专业的技术人员。因此，发明一种新的检测酒中酒精度法具有非常重要的意义。

荧光法具有方便、快速、廉价的特点，稀土上转换材料荧光材料其激发波长位于红外区域，发射波长位于可见区域，因此相对于普通荧光材料具有背景干扰校、选择性好、灵敏度高等优点。因此稀土上转换材料已经广泛应用于分子荧光检测。另外，由于其良好的生物相容性，上转换荧光材料也已经应用于生物成像等领域。

目前，利用上转换荧光材料nabif4:yb³⁺/er³⁺用于酒中酒精度的测定还未见任何公开报道。

通过检索，尚未发现与本发明相关的专利公开文献。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于上转换荧光材料检测酒中酒精度的方法。

本发明利用上转换荧光材料在酒中酒精度检测中的方法，该方法利用酒中水含量不同导致上转换荧光熄灭程度不同，从而可以间接实现对酒精度的测定（由于市售酒中主要含有水和乙醇成分，由此通过对水分的检测，可以间接测定酒中的酒精度），该方法操作简单，对酒精度的测定范围广、干扰少、检测简便。

所述的一种基于上转换荧光材料检测酒中酒精度的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）制作标准工作曲线：将无水乙醇和水混合，均匀间隔配制酒精度在0-100%的酒精溶液；酒精溶液中加入上转换荧光材料，所述上转换荧光材料为聚乙烯亚胺表面功能化的稀土上转换荧光材料pei-nabif4:yb³⁺/er³⁺，室温反应0.5-1.5分钟后，在980nm波长的激光照射下，用荧光光谱仪测得不同酒精度的酒精溶液的发射光谱，得到540nm处的荧光强度与酒精度的关系曲线，经拟合得到线性方程i=ac+b，c为酒精度，i为荧光强度；

2）测定酒精度：将步骤1）中的上转换荧光材料加入到待测酒样品中，室温反应0.5-1.5分钟后，在980nm波长的激光照射下，用荧光光谱仪测得待测酒样品的发射光谱，得到540nm处的荧光强度，代入到步骤1）线性方程，即可计算得到待测酒样品的酒精度。

所述的一种基于上转换荧光材料检测酒中酒精度的方法，其特征在于步骤1）中的聚乙烯亚胺表面功能化的稀土上转换荧光材料pei-nayf4:yb³⁺/er³⁺采用溶剂热法制备，过程如下：硝酸铋、硝酸铒、硝酸镱、硝酸钠、氟化铵和聚乙烯亚胺溶解在乙二醇中，然后在水热釜中于180-210℃下反应6-24小时，反应结束后，反应液经离心分离、洗涤、干燥得到所述聚乙烯亚胺表面功能化的稀土上转换荧光材料pei-nabif4:yb³⁺/er³⁺。

所述的一种基于上转换荧光材料检测酒中酒精度的方法，其特征在于硝酸铋、硝酸铒、硝酸镱、硝酸钠和氟化铵的摩尔比为75-80：1-3：15-25：180-220：750-850。

所述的一种基于上转换荧光材料检测酒中酒精度的方法，其特征在于硝酸铋与聚乙烯亚胺的质量比为3.5-4：1-2，硝酸铋的质量与乙二醇的体积之比为3-5：100-300，质量的单位为g，体积的单位为ml。

所述的一种基于上转换荧光材料检测酒中酒精度的方法，其特征在于步骤1）中，上转换荧光材料在酒精溶液中的浓度为10-25mg/ml；步骤2）上转换荧光材料在待测酒样品中的浓度与步骤1）上转换荧光材料在酒精溶液中的浓度相同。

所述的一种基于上转换荧光材料检测酒中酒精度的方法，其特征在于步骤2）中，待测酒样品的酒精度范围为0-100%。

相对于现有技术，本发明取得的有益效果是：

1、本发明使用的稀土上转换纳米荧光材料pei-nabif4:yb³⁺/er³⁺具有发光强度高、光化学稳定高的特性。

2、本发明利用水溶性的稀土上转换纳米荧光材料合成方法简单。

3、本发明方法建立了一种新型的测定酒中酒精度的方法，采用表面功能化的上转换荧光材料(pei-ucnps)为荧光探针，利用不同水含量对上转换荧光熄灭程度不同间接实现测定，此方法具有测量范围宽，背景干扰小，检测简便等特点。

附图说明

图1为酒精溶液中酒精度从0%-100%的11个均匀间隔浓度的发射光谱图；

图2为拟合的酒精溶液中酒精度与540nm处荧光强度的关系的工作曲线；

图3为实施例1中啤酒样品与无水乙醇的荧光发射光谱对比图；

图4为实施例2中朗姆酒样品与无水乙醇的荧光发射光谱对比图；

图5为实施例3中白酒样品与无水乙醇的荧光发射光谱对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1：

利用溶剂热法合成水溶性的聚乙烯亚胺表面功能化的上转换纳米荧光材料pei-nabif4:yb³⁺/er³⁺，合成这个材料所用的试剂是硝酸铋、硝酸铒、硝酸镱、硝酸钠、氟化铵和聚乙烯亚胺。其中，硝酸铋、硝酸铒、硝酸镱、硝酸钠、氟化铵和聚乙烯亚胺的质量分别为0.3881g、0.009754g、0.09881g、0.1615g、0.333g和0.1500g。将它们溶解于20ml乙二醇中，在水热釜中以180℃反应14小时，反应结束后，反应液经离心分离、洗涤、干燥得到所述上转换荧光材料。

将无水乙醇和水混合，均匀间隔配制酒精度在0-100%的酒精溶液（酒精溶液的酒精度分别为0%、10%、20%、30%、40%、50％、60%、70%、80%、90%和100%）；将上述制备的上转换荧光材料加入到不同酒精度的酒精溶液中，上转换荧光材料在酒精溶液中的浓度约为15mg/ml，室温下反应1分钟后，用波长980nm的激光照射酒精溶液，用荧光光谱仪测得不同酒精度的酒精溶液的发射光谱，如图1所示。从图1可以看出，酒精溶液中的酒精度越高，荧光强度越高。

工作曲线绘制：以酒精度为横坐标，540nm处的荧光强度为纵坐标作图，经拟合得到线性方程i=8943.45c+7875.23，c为酒精度，i为荧光强度，结果见图2。图2结果表明：酒精度在0-100%之间时，与540nm波长处荧光强度之间呈现了良好的线性关系，r²=0.9634，可以作为工作曲线用于测定样品中酒精度。

将一定量的上述制备的上转换荧光材料分别加入到无水乙醇和啤酒样品中（上转换荧光材料在无水乙醇和啤酒样品中的浓度均为15mg/ml），其中，啤酒样品为青岛啤酒，青岛啤酒（杭州）有限公司生产，标注酒精度为4.3%。室温下反应1分钟后，用波长980nm的激光照射溶液，用荧光光谱仪分别测得无水乙醇和啤酒样品的荧光发射光谱，如图3所示。根据工作曲线求得啤酒样品的酒精度为7%，与产品标注值接近。

实施例2：

将一定量的实施例1制备的上转换荧光材料分别加入到无水乙醇和朗姆酒样品中（上转换荧光材料在无水乙醇和朗姆酒样品中的浓度均为15mg/ml），其中，朗姆酒样品为百加得白朗姆酒，原产国：波多黎各，总经销：百加得洋酒贸易有限公司，标注酒精度为40%。室温下反应1分钟后，用波长980nm的激光照射溶液，用荧光光谱仪分别测得无水乙醇和朗姆酒样品的荧光发射光谱，如图4所示。根据实施例1中的工作曲线求得朗姆酒样品的酒精度为37%，与标注值接近。

实施例3：

将一定量的实施例1制备的上转换荧光材料分别加入到无水乙醇和白酒样品中（上转换荧光材料在无水乙醇和白酒样品中的浓度均为15mg/ml），其中，白酒样品为牛栏山二锅头白酒，产地：北京市顺义区，标注酒精度为56%。室温下反应1分钟后，用波长980nm的激光照射溶液，用荧光光谱仪分别测得无水乙醇和白酒样品的荧光发射光谱，如图5所示。根据实施例1中的工作曲线求得白酒样品的酒精度为48%，与标注值较接近。

从实施例1~3的检测数据可以看出，本发明的方法可以估测出酒样品中的酒精度，本发明检测酒精度的方法简单，检测过程中待测酒样品不需进行特别的预处理，且对操作人员的专业技能要求低，通过本发明方法测出的酒精度与实际值偏差较小。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。