一种可视化检测亚硫酸盐的纳米传感纸及其制备方法和应用

本发明属于纳米技术和分析检测，具体涉及一种可视化检测亚硫酸盐的纳米传感纸及其制备方法和应用。

背景技术：

1、亚硫酸盐是一类广泛使用的食品添加剂，可作为漂白剂、防腐剂、保色剂以及疏松剂广泛应用于果脯、干果、饼干、罐头、香肠、酒类等的保鲜和防腐。但人体长期摄入过量的亚硫酸盐，会影响人体生长发育，也会诱发哮喘和过敏反应等疾病的发生，我国在gb/t2760—2014《食品安全国家标准-食品添加剂使用标准》里对亚硫酸盐的限量标准也做了明确的规定，因此发展快速简单、成本低、灵敏而选择性强的亚硫酸盐检测技术在食品安全领域具有重要的意义。

2、亚硫酸盐是一种含氧酸盐，结构中所含的酸根离子是亚硫酸根(so32-)，对亚硫酸盐检测实际就是对亚硫酸根离子(so32-)进行检测。传统亚硫酸根离子检测方法有盐酸副玫瑰苯胺光度法、蒸馏法、碘量法、色谱法等，这些方法大多需要昂贵的设备、复杂实验操作和长时间分析，不能实现对目标物的实时监测需求。近年来研究者们利用荧光探针技术发展了一些快速检测so32-的新方法，如朱飒飒等设计合成了一种基于香豆素喹啉的so32-比率荧光探针(朱飒飒，新型so32-/n2h4/f-荧光探针的合成及光谱性能研究[d]，长沙，湖南大学，2013)，谢普会等也设计合成了一种基于苯并吡喃腈的so32-荧光探针(zl201710413814.1)。这些荧光探针虽然具有灵敏度高、选择性好、检测快速等优点，但荧光探针制备过程复杂，还有一定毒性，而且在检测so32-的过程中依然需要专业的仪器设备及专业的实验分析人员，不能满足突发食品安全事件需现场快速检测的实际要求。

3、鉴于上述技术背景，本发明提供了一种可视化检测亚硫酸盐的纳米传感纸及其制备方法，并利用该纳米传感纸实现了对食品类样品和酒类样品中亚硫酸盐的简单快速、可视化检测，可满足食品安全领域实时监测的实际需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可视化检测亚硫酸盐的纳米传感纸，所述纳米传感纸由0.5％～2％铁酸钴纳米颗粒(cofe2o4nps)的胶体溶液、滤纸和3％～10％3-氨丙基三乙氧基硅烷的水溶液制备得到。

2、优选的，所述铁酸钴纳米颗粒(cofe2o4nps)的平均粒径小于220nm，在水相中有良好的单分散性，且具有优良的模拟氧化物酶催化活性。

3、本发明的第二目的是提供所述的可视化检测亚硫酸盐的纳米传感纸的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)铁酸钴纳米颗粒(cofe2o4nps)超声分散到水和乙醇的混合溶液中，形成cofe2o4nps胶体溶液；

5、(2)以步骤(1)得到的cofe2o4nps胶体溶液为墨水，调试打印液滴参数，利用纳米材料喷墨打印系统在圆形whatmanno.1滤纸上打印多个1.5x 4cm2的长方形图案，自然放置，待墨水晾干后，将圆形滤纸裁切成若干个1.5x 4cm 2长方形纸条；

6、(3)将步骤(2)得到的长方形纸条浸入3-氨丙基三乙氧基硅烷(apts)水溶液中，浸泡，于80℃下干燥即得纳米传感纸。

7、优选的，步骤(1)所述的水和乙醇混合溶液中水和乙醇的体积比为1：1～1：3；cofe2o4nps胶体溶液的质量分数为0.5％～2％。

8、优选的，步骤(2)所述的利用纳米材料喷墨打印系统打印纳米传感纸的过程中，驱动电压为±20v～±50v，液滴尺寸为40～60μm。

9、本发明的第三目的是提供所述的纳米传感纸可视化检测亚硫酸盐的方法，包括以下步骤：

10、(1)制作检测亚硫酸盐(so32-)的标准比色卡

11、配制不同浓度的so32-标准溶液，取权利要求1或2所述的纳米传感纸，固定在6cm×20cm的长方形黑色卡片上，按照so32-标准溶液浓度由小到大，依次分别在纳米传感纸上，同时滴加100μl so32-标准溶液、100μl 3,3',5,5'-四甲基联苯胺乙醇溶液和300μl 0.2mol/lnaac-hac缓冲溶液，反应5分钟后可目测棕褐色纳米传感纸条变成不同深浅程度的蓝色，自然晾干后，采用色度仪测量纳米传感纸的色度值，利用色度值在软件中模拟出亚硫酸盐(so32-)的标准比色卡；

12、(2)检测待测样品中亚硫酸盐(so32-)的浓度

13、将100μl待测样品溶液、100μl 3,3',5,5'-四甲基联苯胺乙醇溶液和300μl0.2mol/lnaac-hac缓冲溶液同时滴加在空白纳米传感纸上，反应5分钟后可发现棕褐色纳米传感纸条变成蓝色，自然晾干后，对照步骤(1)制作的亚硫酸盐标准比色卡，即可得出待测样品中亚硫酸盐的半定量浓度。

14、优选的，步骤(1)所述3,3',5,5'-四甲基联苯胺乙醇溶液的浓度为24～36mmol/l，naac-hac缓冲溶液的ph值为4.0～5.8。

15、优选的，所述方法检测so32-的浓度范围为0～15.0mmol/l，检测限为0.1mmol/l。

16、本发明的第四目的是提供所述的纳米传感纸可视化检测固态食品中亚硫酸盐的应用。

17、本发明的第五目的是提供所述的纳米传感纸可视化检测酒类样品中亚硫酸盐的应用。

18、本发明的有益效果是：

19、(1)本发明提供的纳米传感纸组成较为简单，性能稳定，成本低廉，其制作方法也简单便捷，易于实现批量生产，便于推广。

20、(2)与现有检测亚硫酸盐的方法相比，本发明提供的纳米传感纸不需借助大型仪器，不仅能准确快速地对亚硫酸盐进行半定量检测，又可通过目测纳米传感纸颜色变化来快速区分实际样品中亚硫酸盐是否超标，具有操作简单、检测成本低、可便携的特点，非常适合食品安全领域现场快速检测的实际需求，具有很好的应用前景。

21、(3)本发明提供的纳米传感纸目测比色检测so32-的浓度范围为0～15.0mmol/l，检测限为0.1mmol/l。

技术特征：

1.一种可视化检测亚硫酸盐的纳米传感纸，其特征在于，所述纳米传感纸由0.5％～2％铁酸钴纳米颗粒(cofe2o4nps)的胶体溶液、滤纸和3％～10％3-氨丙基三乙氧基硅烷的水溶液制备得到。

2.如权利要求1所述的纳米传感纸，其特征在于，所述铁酸钴纳米颗粒(cofe2o4nps)的平均粒径小于220nm，在水相中有良好的单分散性，且具有优良的模拟氧化物酶催化活性。

3.如权利要求1或2所述的可视化检测亚硫酸盐的纳米传感纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的可视化检测亚硫酸盐的纳米传感纸的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的水和乙醇混合溶液中水和乙醇的体积比为1：1～1：3；cofe2o4nps胶体溶液的质量分数为0.5％～2％。

5.如权利要求3所述的可视化检测亚硫酸盐的纳米传感纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的利用纳米材料喷墨打印系统打印纳米传感纸的过程中，驱动电压为±20v～±50v，液滴尺寸为40～60μm。

6.如权利要求1或2所述的纳米传感纸可视化检测亚硫酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的纳米传感纸可视化检测亚硫酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)所述3,3',5,5'-四甲基联苯胺乙醇溶液的浓度为24～36mmol/l，naac-hac缓冲溶液的ph值为4.0～5.8。

8.如权利要求2所述的纳米传感纸可视化检测亚硫酸盐的方法，其特征在于，所述方法检测so32-的浓度范围为0～15.0mmol/l，检测限为0.1mmol/l。

9.如权利要求1或2所述的纳米传感纸可视化检测固态食品中亚硫酸盐的应用。

10.如权利要求1或2所述的纳米传感纸可视化检测酒类样品中亚硫酸盐的应用。

技术总结
本发明公开了一种快速可视化检测食品添加剂亚硫酸盐的纳米传感纸及其制备方法。该纳米传感纸的制作方法包括以下步骤：配置铁酸钴纳米颗粒(CoFe<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;NPs)的胶体溶液；利用纳米材料喷墨打印技术将CoFe<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;NPs沉积到纸基底表面，用硅烷化试剂固定CoFe<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;NCs即到纳米传感纸。利用纳米传感纸检测食品防腐剂亚硫酸盐的方法包括如下步骤：制作亚硫酸盐的标准比色卡，依据标准比色卡对待测样品中的亚硫酸盐进行检测。本发明提供的纳米传感纸具有制备简单、成本低、响应速度快、灵敏度和选择性高的特点，能可视化检测食品样品中的亚硫酸盐，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：左显维,王焱,何永成,何欣,刘一丹,冯治棋,李昕,韩根亮
受保护的技术使用者：甘肃省科学院传感技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13