快速检测乳糖的试剂及检测方法

1.本发明涉及新型碳纳米材料技术领域，具体涉及一种快速检测乳糖的试剂及检测方法。


背景技术：

2.乳糖是一种双糖，由半乳糖和葡萄糖分子部分通过β1-4糖苷键连接而成。它是牛奶中的主要碳水化合物，浓度在4~5%之间。在人乳中大概
∼
8%左右，在人类营养中起着重要作用(international dairy journal, 2008. 18(7): p. 685-694)。全世界约65%的成年人出现乳糖不耐症症状，包括腹泻、肠胃气胀、腹痛、腹胀(food & function, 2018. 9(8): p. 4056-4068)。乳制品中乳糖含量的精确控制对于提高生活质量至关重要。此外，乳糖浓度异常可能是人类和动物健康异常的信号，可为临床诊断提供参数。据报道，血液中乳糖浓度高表明可能患有胃肠道癌(journal of agricultural and food chemistry, 2010. 58(12): p. 7141-7148)。
3.目前，多种专用仪器已用于乳糖的测定，包括气相色谱法、红外光谱法、色谱法、核磁共振法和酶分析法(international dairy journal, 2019. 96: p. 126-131； analyst 1986. 111: p. 37-39; journal of food composition and analysis, 2008. 21(3): p. 255-258)。然而，这些分析仪器需要专业的操作人员，样品处理复杂，成本高。荧光光度法灵敏度高，测试简便、成本低而备受关注。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明提供了一种快速检测乳糖的试剂及检测方法，其中包含糖基功能化的石墨烯量子点具有多电子特性，良好的水分散性，具有优秀的生物相容性，发光性强以及高的量子效率。该种石墨烯量子点对乳糖具有高的选择性和灵敏度。其合成方法简单、条件温和、产物易得。
5.本发明采用的技术解决方案是：一种快速检测乳糖的试剂，所述的试剂包括糖基功能化的石墨烯量子点溶液，所述的糖基功能化的石墨烯量子点通过以下步骤制备：在石墨烯量子点纳米材料水溶液中加入催化剂二环己基碳二亚胺活化10min-1h后，逐滴加入糖基化合物分子的水溶液，用35℃-60℃水浴加热0.5
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10h，避光搅拌3-48h，所得的产物用分子量为1000da的透析袋透析三天，即制得所述的糖基功能化的石墨烯量子点改性纳米材料。
6.所述的糖基化合物分子为带有氨基的多羟基化合物中的一种。
7.所述的石墨烯量子点纳米材料与催化剂二环己基碳二亚胺的质量比为10:1-1000:1。
8.所述的石墨烯量子点纳米材料与糖基化合物分子的质量比为5:1-1:5。
9.所述的石墨烯量子点纳米材料水溶液的浓度为0.10 mg/ml-2.0 mg/ml。
10.所述的快速检测乳糖的试剂中糖基功能化的石墨烯量子点溶液的浓度为5 mg/l
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1g/l。
11.一种快速检测乳糖的方法，包括以下步骤：取所述的快速检测乳糖的试剂，加入待测物质，采用荧光光度法进行测试，测试溶液在em
416nm
的荧光光谱。
12.所述的待测物质的浓度为10-5
m~10-1
m。
13.本发明的原理是：(1)采用的是石墨烯量子点纳米材料，表面具有羧基、羟基、环氧基等基团，能通过化学键键合具有氨基基团的多羟基化合物；(2)其荧光强度在一定浓度范围内呈浓度依赖性；(3)滴加乳糖到溶液中，荧光强度明显升高。
14.本发明的有益效果是：本发明提供了一种快速检测乳糖的试剂及检测方法，其中包含糖基功能化的石墨烯量子点具有多电子特性，良好的水分散性，具有优秀的生物相容性，发光性强以及高的量子效率。该种石墨烯量子点对乳糖具有高的选择性和灵敏度。其合成方法简单、条件温和、产物易得，可以在常温水溶液环境中快速检测乳糖，该方法工艺简单、操作方便；具有实用性强及广阔的应用前景。
附图说明
15.图1：实施例1为糖基功能化的石墨烯量子点对不同浓度的乳糖的荧光响应。
16.图2：实施例2为糖基功能化的石墨烯量子点在4倍干扰物质浓度存在下对乳糖的荧光响应。图中每组中，左边柱为干扰物质的响应，右边柱为在干扰物质存在下加入乳糖后的响应（1,lactose；2,sucrose；3,maltose;4,fructose;5,glucosamine;6,glucose;7,galactose;8,leucine;9,threonine;10,methionine;11,glutamate;12,glycin;13,na
+
;14,mg
2+
;15,k
+
;16,ca
2+
;17,al
3+
.）。
17.图3：糖基功能化的石墨烯量子点的xps表征图谱；(a)石墨烯量子点（i）与糖基功能化的石墨烯量子点（ii）的xps表征总谱；(b)石墨烯量子点的c1s分峰图；(c)糖基功能化的石墨烯量子点的c1s分峰图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获的的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1（乳糖选择性实验）荧光实验中糖基功能化的石墨烯量子点配成2.0mg/ml的水溶液储备液，生物分子和离子选用乳糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、氨基葡萄糖、葡萄糖、半乳糖、亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、谷氨酸、甘氨酸、na
+
、mg
2+
、k
+
、ca
2+
、al
3+
等物质。所有实验用的溶液均为新配置，并立即开展实验。在258nm处激发，在416nm处发射。取稀释一定浓度后的糖基功能化的石墨烯量子点2.5ml,分别加入10-3
m的上述生物分子和离子。测试其荧光光谱的变化。结果见附图1。
20.实施例2干扰物质共存检测乳糖的实验荧光实验中糖基功能化的石墨烯量子点配成0.05mg/ml的水溶液。乳糖配成0.1m的标准储备液。作为干扰物质的分子和离子选用乳糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、氨基葡萄糖、葡
萄糖、半乳糖、亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、谷氨酸、甘氨酸、na
+
、mg
2+
、 k
+
、 ca
2+
、 al
3+
等物质。所有实验用的溶液均为新配置，并立即实验。干扰物质实验中，先在0.05 mg/ml的糖基功能化的石墨烯量子点的水溶液中加入4倍浓度的干扰物质，测其荧光，再加入乳糖, 观察其荧光变化。在258 nm处激发，在416 nm处检测荧光变化。结果见附图2。
21.各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。
22.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。