光自清洁疏水性纸基分离通道SERS检测体系及其应用

本发明涉及食品安全检测，具体涉及光自清洁疏水性纸基分离通道sers检测体系及其应用。

背景技术：

1、氨基糖苷类抗生素因其具有抗菌谱广、杀菌效果强等特点被广泛应用于畜牧业和农业，其结构式如下：

2、

3、高频率和过剂量的使用甚至滥用导致牛乳、蜂蜜等动物源食物中存在氨基糖苷类抗生素残留。阿米卡星、链霉素和庆大霉素是畜牧业和农业生产中常用的氨基糖苷类抗生素，长期食用上述抗生素残留超标的食品可对人体造成永久性的肾和听神经损伤，对人体产生极大的危害。因此有必要开发灵敏便捷的方法来检测复杂食品基质中的阿米卡星、链霉素和庆大霉素残留。

4、目前针对氨基糖苷类抗生素的常见检测方法主要有高效液相色谱、色谱-质谱联用、毛细管电泳法、放射免疫测定法、酶联免疫检测(elisa)等。高效液相色谱和色谱-质谱联用是氨基糖苷类抗生素定量最准确可靠的方法，但由于缺乏发色团，氨基糖苷类抗生素的检测需要柱前或柱后衍生化，这大大增加了分析的复杂性。毛细管电泳法和放射免疫测定法检测效率高，但检测限高、重复性差。elisa具有特异性和敏感性高的优点，但抗体的制备难度大，成本高，这些缺点均限制了其在氨基糖苷类抗生素际检测中的应用。因此，食品中微量氨基糖苷类抗生素的快速灵敏检测在技术上仍然具有挑战性。

5、表面增强拉曼光谱(sers)是一种利用分子对光的非弹性散射提供分子结构和样品化学组成信息的光谱技术，具有单分子灵敏度，有望成为分析食品中阿米卡星、链霉素和庆大霉素的强大工具。目前被广泛接受的sers信号增强理论包括电磁增强(em)和化学增强(cm)。em通过贵金属材料(如ag、a等)的粗糙表面或者贵金属纳米颗粒表面激发出的局域表面等离子体共振(lspr)产生的强大电磁场来实现拉曼信号的增强，cm主要是半导体及部分碳材料sers基底(如zno、石墨烯等)与吸附在其表面的分子之间发生电荷转移引起的信号增强效应。以上这两种机制通常并不相互排斥，共同贡献于整个sers信号。在贵金属-半导体异质结构中，em和cm的协同作用可以产生强大的sers信号，两者共同决定了最终的sers效应且由于双重的增强信号效应，sers信号强度通常优于单一材料的信号增强效果。此外，半导体掺杂可有效改变材料整体的电子密度，促进电荷转移和振动耦合，并赋予材料光自清洁特性，因此使用贵金属-半导体材料，并结合疏水性纸基分离通道构建基于光自清洁的疏水性纸基分离通道表面增强拉曼光谱检测方法，对分析食品中的阿米卡星、链霉素和庆大霉素含量具有重要意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供光自清洁疏水性纸基分离通道sers检测体系及其应用。采用一步改性溶胶-凝胶法合成zno@cuo@ag三杂化物材料并浸覆于烷基烯酮二聚体改性的滤纸通道表面，利用分子结构和阻滞因子的不同实现了阿米卡星、链霉素和庆大霉素的分离和sers检测。其中zno@cuo@ag三杂化物材料不仅可以实现em和cm的协同增强效应，且由于其光自清洁特性赋予纸基分离通道可循环使用的性能。本发明灵敏度高、成本低廉、操作简单，适用于食品中阿米卡星、链霉素和庆大霉素的痕量检测。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供一种光自清洁疏水性纸基分离通道sers检测体系，包括浸覆zno@cuo@ag三杂化物的烷基烯酮二聚体改性的滤纸通道；

4、所述zno@cuo@ag三杂化物由以下方法制备得到：将醋酸锌、醋酸铜和硝酸银依次加入乙醇和二乙醇胺的混合溶液中，搅拌后避光、干燥得到蓝色凝胶，将蓝色凝胶煅烧后得到zno@cuo@ag三杂化物。

5、作为优选，所述醋酸锌、醋酸铜、硝酸银、乙醇、二乙醇胺的料液比为(1500-2500mg):(90-110mg):(10-250mg):60ml:2.5ml；所述搅拌时间为1-3h，搅拌温度为50-70℃，搅拌转速为50-150r/min，避光时间为40-50h，干燥时间为20-30h，干燥温度为70-90℃，煅烧时间为5-10h，煅烧温度为400-500℃。

6、本发明第二方面提供上述的光自清洁疏水性纸基分离通道sers检测体系的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)将烷基烯酮二聚体溶于正己烷中，得到疏水改性油墨；在空白滤纸上画两条分界线，使用带有疏水改性油墨的笔沿着两条分界线向其外侧书写形成疏水屏障，得到烷基烯酮二聚体改性的滤纸通道；

8、(2)用水稀释zno@cuo@ag三杂化物得到分散液，将烷基烯酮二聚体改性的滤纸通道浸泡在分散液中，取出晾干，得到光自清洁疏水性纸基分离通道。

9、作为优选，步骤(1)中，所述烷基烯酮二聚体与正己烷的料液比为(2-3g):50ml。

10、作为优选，步骤(2)中，所述zno@cuo@ag三杂化物与水的料液比为(0.1-0.3g)：50ml；浸泡时间为3-8min。

11、本方面第三方面提供上述的光自清洁疏水性纸基分离通道表面增强拉曼光谱检测体系在抗生素检测中的应用，其特征在于，所述抗生素为阿米卡星、链霉素和庆大霉素中的一种或多种。

12、本发明第四方面提供上述光自清洁疏水性纸基分离通道sers检测体系及其应用检测阿米卡星、链霉素和庆大霉素的方法，包括以下步骤：

13、(1)将阿米卡星、链霉素和庆大霉素溶于ph7～9的硼酸盐缓冲溶液中得到抗生素混合溶液，将100～200μl的抗生素混合溶液滴加至光自清洁疏水性纸基分离通道的起始点位置，待光自清洁疏水性纸基分离通道完全干燥后，分别在距离通道起始点位置2～10cm的三个测试点位置记录阿米卡星、链霉素和庆大霉素特征峰的拉曼强度；

14、(2)拉曼检测结束后，在暗室中经254nm紫外灯照射基于光自清洁的疏水性纸基分离通道15～35min，供下一次使用；

15、(3)分别以阿米卡星、链霉素和庆大霉素标准溶液浓度的负对数值为横坐标，1638、513和1384cm-1处的拉曼强度为纵坐标绘制工作曲线；

16、(4)将待测溶液替换步骤(1)中的抗生素混合溶液，重复步骤(1)-(2)，利用步骤(3)绘制的工作曲线对待测溶液中的阿米卡星、链霉素和庆大霉素含量进行检测。

17、作为优选，步骤(1)中，阿米卡星、链霉素和庆大霉素的特征峰位置分别为1638cm-1、513cm-1和1384cm-1。

18、作为优选，步骤(4)中，所述待测溶液由如下方法制备而成：取4g样品于离心管中，加入5％磷酸溶液后震荡提取10min；加入三氯乙酸后离心，重复两次并合并上清液；减压浓缩后用去离子水复溶，0.22μm滤膜过滤，得待测溶液。

19、本发明的有益效果：

20、本发明通过在烷基烯酮二聚体改性滤纸表面覆盖zno@cuo@ag三杂化物光敏材料制备了一种疏水性纸基分离通道，zno@cuo@ag三杂化物材料不仅可以实现em和cm的协同增强效应，且由于其光自清洁特性赋予纸基分离通道可循环使用的性能。该通道利用分子结构和阻滞因子的不同可实现阿米卡星、链霉素和庆大霉素的多残留sers分离检测。根据阿米卡星、链霉素和庆大霉素特征峰处的拉曼强度与目标分析物浓度线性相关，建立了一种新型灵敏的检测手段。采用本发明的光自清洁疏水性纸基分离通道表面增强拉曼光谱检测阿米卡星、链霉素和庆大霉素的方法，检测阿米卡星、链霉素和庆大霉素的线性范围分别为10-7～10-2g/ml、10-8～10-2g/ml和10-8～10-2g/ml，最低检出限分别为9.11×10-8g/ml、5.91×10-9g/ml和7.18×10-9g/ml，低于中国制定的食品中链霉素的残留限量标准(0.2g/ml)及国标gbt21323-2007动物组织中氨基糖苷类药物残留量的测定高效液相色谱-质谱质谱法的检测低限(20μg/kg)，能够满足实际样品痕量检测需要。

21、本发明的光自清洁疏水性纸基分离通道具有良好的分离性能和sers信号增强能力，在食品中的阿米卡星、链霉素和庆大霉素残留测定中具有广泛的应用。