一种基于红外发射碳点的总抗氧化能力的荧光检测方法

本发明涉及一种检测总抗氧化能力的方法，属于总抗氧化能力检测领域。

背景技术：

1、抗氧化剂作为人体代谢的防御系统，可以保护细胞和器官免受氧化引起的损伤。然而，大多数抗氧化剂分子必须由外源营养补充，包括水果和蔬菜，因为人体自身不能产生抗氧化剂。为了考察各类食品中抗氧化剂的累积活性，提出了总抗氧化能力(tac)的概念，作为综合抗氧化指标。此外，由于tac具有较高的预测价值，可被认为是表征几种高危疾病的必要抗氧化指标。因此，获取食物中tac的定量信息十分重要，它可以为合理选择膳食以调节氧化应激提供指导。目前现有技术中已有关于色谱法、光谱法和电化学技术等多种技术用于tac检测的报道，但上述方法存在着操作复杂、检测灵敏度不高等缺陷。

2、荧光法对于tac检测具有高灵敏度、操作简便等优势。此外，尽管碳量子点(简称碳点、cds)的荧光特性很少用于检测食品中的tac，但具有蓝光发射的cds已被用于检测食品中的抗坏血酸(aa)。其中aa是一种典型的抗氧化剂，tac可用aa含量等效描述。

技术实现思路

1、本发明提供了一种检测总抗氧化能力的方法，用水合肼处理近红外光发射碳点纳米颗粒得到氨基化碳点nh2-cds，nh2-cds在680nm处的荧光发射峰蓝移到652nm处，相比于未改性的cds，用水合肼改性后的cds表面的羟基和氨基含量明显增多，其荧光强度有所增强。由于nh2-cds表面含有丰富的羟基和氨基，有助于nh2-cds特异性识别fe3+，fe3+能与nh2-cds之间产生很强的配位作用和静电作用，从而可以明显的猝灭nh2-cds在652nm处的荧光发射峰。而抗坏血酸(aa)具有很强的还原性，能够将fe3+还原成fe2+，由于nh2-cds对fe3+的特异性识别，当fe3+被还原成fe2+后，nh2-cds在652nm处的荧光会恢复。因此，我们可以用fe3+先把nh2-cds的荧光猝灭，得到荧光强度极弱的fe3+@nh2-cds，再利用aa的还原性将fe3+还原成fe2+，从而使fe3+@nh2-cds的荧光强度增强。通过测定fe3+@nh2-cds荧光强度的改变，我们可以定量地检测出溶液中aa的浓度，即检测出tac。本发明不仅容易操作，并且具有灵敏度高、响应快速且检测限低等优点。

2、本发明提供了一种检测总抗氧化能力的方法，包括以下步骤：

3、(1)制备近红外发射碳点纳米颗粒cds；

4、(2)以步骤(1)所述cds为原料制备氨基化近红外发射碳点纳米颗粒nh2-cds；

5、(3)将步骤(2)所述氨基化近红外发射碳点纳米颗粒nh2-cds配制成nh2-cds碳量子点溶液，用用一定浓度的fecl3溶液滴定所述nh2-cds碳量子点溶液，计算出使nh2-cds碳量子点溶液完全猝灭的fecl3溶液的用量，并用相同浓度和相同体积的fecl3溶液孵育nh2-cds碳量子点溶液得到fe3+@nh2-cds溶液；重复上述步骤得到多份fe3+@nh2-cds溶液，备用；

6、(4)取步骤(3)中fe3+@nh2-cds溶液并检测其在652nm处的荧光强度，记为f0；另取步骤(3)中fe3+@nh2-cds溶液，用不同浓度的抗坏血酸溶液进行滴定得到标准样品系，并检测其在652nm处的荧光强度，记为fa；然后建立(fa-f0)与抗坏血酸浓度caa之间的线性关系式；

7、(5)配制未知浓度的抗坏血酸待测溶液，按照步骤(3)和步骤(4)的方法分别测定fe3+@nh2-cds溶液在652nm处的荧光强度f0以及抗坏血酸溶液滴定后的样品系在652nm处的荧光强度fa，根据步骤(4)中(fa-f0)与抗坏血酸浓度caa之间的线性关系式，即可计算出所述抗坏血酸待测溶液的浓度，从而得到总抗氧化能力。

8、其中：

9、优选的，在步骤(1)中，所述近红外发射碳点纳米颗粒cds的制备方法为：取0.1-1g的谷胱甘肽和10-20g的甲酰胺溶液，混合均匀后，在100-200℃的高压反应釜中反应5-15h，将反应后的反应液过滤、透析、冷冻干燥，即得；

10、优选的，在步骤(2)中，所述氨基化近红外发射碳点纳米颗粒nh2-cds的制备方法为：称取5-20mg步骤(1)中制备得到的近红外发射碳点纳米颗粒cds，用10-30ml去离子水稀释后，加入10-100μl水合肼溶液，混合均匀后，在30-100℃油浴下磁力搅拌回流1h-24h，将反应后的反应液过滤、透析、冷冻干燥，即得；

11、优选的，在步骤(3)中，所述nh2-cds碳量子点溶液的制备方法为：称取1-15mg步骤(2)中制备得到的氨基化近红外发射碳点纳米颗粒nh2-cds，加入去离子水稀释，得到浓度为1-30μg/ml的nh2-cds碳量子点溶液

12、优选的，在步骤(3)中，所述fecl3溶液的制备方法为：分别称取一定质量的fecl3溶于1-10ml去离子水中，得到浓度为10mm的fecl3溶液；

13、优选的，在步骤(3)中，所述孵育反应时间为1-10min；

14、优选的，在步骤(4)中，所述滴定反应时间为1-5min；

15、优选的，在步骤(4)和步骤(5)中，荧光测定的条件为：激发波长为420nm，激发和发射狭缝均为5nm。

16、本发明还提供了一种检测总抗氧化能力的方法在检测食品或水果中抗坏血酸浓度的用途。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、首先，本发明以近红外发射碳点纳米颗粒cds为原料制备得到的氨基化近红外发射碳点纳米颗粒nh2-cds表面含有大量氨基和羟基，能与fe3+之间产生很强的配位作用和静电作用，能够特异性地识别fe3+，因此用fecl3溶液滴定氨基化近红外发射nh2-cds碳量子点溶液可以使碳点的荧光发生猝灭。其次，抗坏血酸aa具有很强的还原性，可以将fe3+还原成fe2+，由于nh2-cds对fe3+的特异性识别，当fe3+被还原成fe2+后，nh2-cds在652nm处的荧光会逐渐增强，由此可以用该碳点荧光增强的强度定量的检测抗坏血酸aa的浓度，即测得tac。

19、本发明的方法检测过程简单方便、灵敏度高、响应快速且检测限低，本发明公开的方法对抗坏血酸的检测限为1.89nmol/l，与其他的荧光测试方法相比其检测限低1-2个数量级。

技术特征：

1.一种检测总抗氧化能力的方法，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的检测总抗氧化能力的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述cds的制备方法为：取0.1-1g的谷胱甘肽和10-20g的甲酰胺溶液，混合均匀后，在100-200℃的高压反应釜中反应5-15h，反应结束后，经过滤、透析、冷冻干燥，即得。

3.如权利要求1所述的检测总抗氧化能力的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述nh2-cds的制备方法为：称取5-20mg步骤(1)中制备得到的近红外发射碳点纳米颗粒cds，用10-30ml去离子水稀释后，加入10-100μl水合肼溶液，混合均匀后，在30-100℃油浴下磁力搅拌回流1h-24h，将反应后的反应液过滤、透析、冷冻干燥，即得。

4.如权利要求1所述的检测总抗氧化能力的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述nh2-cds碳量子点溶液的制备方法为：称取1-15mg步骤(2)中制备得到的氨基化近红外发射碳点纳米颗粒nh2-cds，加入去离子水稀释，得到浓度为1-30μg/ml的碳量子点溶液。

5.如权利要求1所述的检测总抗氧化能力的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述fecl3溶液的制备方法为：分别称取一定质量的fecl3溶于1-10ml去离子水中，得到浓度为10mm的fecl3溶液。

6.如权利要求1所述的检测总抗氧化能力的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述孵育反应时间为1-10min。

7.如权利要求7所述的检测总抗氧化能力的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述滴定反应时间为1-5min。

8.如权利要求1所述的检测总抗氧化能力的方法，其特征在于，在步骤(4)和步骤(5)中，荧光测定的条件为：激发波长为420nm，激发和发射狭缝均为5nm。

9.如权利要求1所述的检测总抗氧化能力的方法，其特征在于，所述检测总抗氧化能力的方法用于检测食品中抗坏血酸的浓度。

10.如权利要求1所述的检测总抗氧化能力的方法，其特征在于，所述检测总抗氧化能力的方法用于检测水果中抗坏血酸的浓度。

技术总结
本发明提供了一种检测总抗氧化能力的方法，用水合肼处理近红外光发射碳点纳米颗粒得到氨基化碳点NH<subgt;2</subgt;‑CDs，NH<subgt;2</subgt;‑CDs表面富含羟基和氨基，其荧光强度有所增强，有助于NH<subgt;2</subgt;‑CDs特异性识别Fe<supgt;3+</supgt;，而Fe<supgt;3+</supgt;能与NH<subgt;2</subgt;‑CDs产生很强的配位作用和静电作用，从而可以明显地猝灭NH<subgt;2</subgt;‑CDs在652nm处的荧光发射。抗坏血酸(AA)具有很强的还原性，能够将Fe<supgt;3+</supgt;还原成Fe<supgt;2+</supgt;，由于NH<subgt;2</subgt;‑CDs对Fe<supgt;3+</supgt;的特异性识别，当Fe<supgt;3+</supgt;被还原成Fe<supgt;2+</supgt;后，NH<subgt;2</subgt;‑CDs在652nm处的荧光会恢复。因此，本发明先利用Fe<supgt;3+</supgt;将NH<subgt;2</subgt;‑CDs的荧光猝灭，得到荧光强度极弱的Fe<supgt;3+</supgt;@NH<subgt;2</subgt;‑CDs，再利用AA将Fe<supgt;3+</supgt;还原成Fe<supgt;2+</supgt;，从而使Fe<supgt;3+</supgt;@NH<subgt;2</subgt;‑CDs的荧光强度增强。通过测定Fe<supgt;3+</supgt;@NH<subgt;2</subgt;‑CDs荧光增强的强度，本发明可以定量检测溶液中AA的浓度，即检测出TAC。本发明不仅容易操作，并且具有灵敏度高、响应快速且检测限低等优点。

技术研发人员：许子强,罗雪婷
受保护的技术使用者：湖北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15