熒光及共振光散射技術(shù)對某些食品添加劑的檢測及反應(yīng)機理研究.pdf

1、食品安全是大事，涉及人們身體健康、生命安全和社會穩(wěn)定。調(diào)查顯示，我國部分省市的許多餐飲業(yè)存在食品添加劑違規(guī)違法案例，具體表現(xiàn)為:1）食品添加劑的超標、超范圍使用;2）添加非食品級添加劑，出現(xiàn)食品添加劑質(zhì)量不合格，品質(zhì)差;3）使用非食品添加劑，如蘇丹紅。近幾年，食品安全成為困擾民生的一個頭疼問題，出現(xiàn)了諸如“蘇丹紅事件”、“三聚氰胺事件”、“染色饅頭事件”等重大食品安全事件，引發(fā)了社會憂慮情緒。由于食品添加劑種類多，添加范圍廣，產(chǎn)品組成復(fù)

2、雜。方便快速、靈敏度高、選擇性好、準確度好、重現(xiàn)性好的科學(xué)檢測出食品添加劑的類別、用量是一個不小的挑戰(zhàn)。本論文主要以某些食品添加劑為主要研究對象，包括有合法和非法使用的食品著色劑:如檸檬黃(tartrazine，Tz)、日落黃(sunsetyellowFCF，SY)及蘇丹紅Ⅰ-Ⅳ(SudanⅠ-Ⅳ)等。同時為了研究的需要，也選擇了非食品用有機染料亞甲基藍(methyleneblue，MB)做對比研究。以這些物質(zhì)作為對象，用熒光技術(shù)、共振

3、光散射技術(shù)建立相應(yīng)的測試方法;選擇非法食品添加劑三聚氰胺(melamine)，研究其與磷酸鹽的聚沉反應(yīng)特點及反應(yīng)機理;選擇食品添加劑沒食子酸(gallicacid)，研究其與高聚物聚乙烯亞胺(ethyleneiminepolymer，PEI)在強堿條件下的反應(yīng)特點及反應(yīng)機理。本文主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　 1.基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的快速高靈敏檢測食品中的著色劑偶氮染料檸檬黃
　　 建立了一種基于吸附競爭反應(yīng)的快速、高

4、靈敏度測定食品著色劑Tz的熒光分析方法。強熒光探針fluorescein(Fl)，能被還原態(tài)石墨烯(rGO)吸附生成Fl/rGO加合物并發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET），其熒光能被顯著猝滅。加入Tz后，發(fā)生競爭吸附反應(yīng)，將Fl從其Fl/rGO加合物中置換出來，使熒光得到恢復(fù)。建立了Tz的熒光分析方法。在優(yōu)化條件下，測定Tz時的一元線性回歸方程為FEETz=0.0159cTz+0.0554;標準曲線的相關(guān)系數(shù)(R2)為0.9955;檢出限

5、（3σ/斜率）為0.53ngmL-1。該方法用于實際樣品的測定，結(jié)果令人滿意。
　　 2.基于熒光素/還原態(tài)石墨烯加合物的快速高靈敏檢測有機染料通用分析方法研究
　　 建立了一種基于吸附競爭反應(yīng)的快速、高靈敏度測定有機染料的通用熒光分析方法。強熒光探針Fl，能被rGO吸附生成Fl/rGO加合物并發(fā)生FRET，其熒光能被顯著猝滅。實驗證明，不僅陰離子染料SY，而且陽離子染料MB都能與Fl/rGO加合物發(fā)生競爭吸附反應(yīng)，將F

6、l從其Fl/rGO加合物中置換出來，使熒光得到恢復(fù)。從而建立起有機染料的通用熒光分析方法。在優(yōu)化條件下，測定SY、MB時的一元線性回歸方程分別為FEESY=0.0142cSY-0.0427和FEEMB=0.0192cMB-0.3103;檢出限（3σ/斜率）分別為1.03ngmL-1和1.15ngmL-1。該方法用于實際樣品的測定，結(jié)果令人滿意。
　　 3.基于配體置換反應(yīng)超靈敏選擇性熒光檢測蘇丹紅Ⅰ、Ⅲ
　　 建立了一種

7、基于配體置換反應(yīng)的高靈敏度選擇性測定SudanⅠ、Ⅲ的熒光分析方法。強熒光探針鈣黃綠素(calcein)，能與Cu(Ⅱ)反應(yīng)生成Cu(Ⅱ)-calcein配合物，其熒光能被Cu(Ⅱ)顯著猝滅。加入SudanⅠ、Ⅲ后，發(fā)生配體置換反應(yīng)，將calcein從其Cu(Ⅱ)-calcein配合物置換出來，使熒光得到恢復(fù)。實驗發(fā)現(xiàn)，SudanⅠ、Ⅲ能同等程度地恢復(fù)Cu(Ⅱ)-calcein配合物的熒光。但是SudanⅡ、Ⅳ因為具有2-甲基位阻的作用

8、，不能和Cu(Ⅱ)-calcein配合物發(fā)生配體置換反應(yīng)，即不能使Cu(Ⅱ)-calcein配合物的熒光恢復(fù)。從而實現(xiàn)了對SudanⅠ、Ⅲ進行個別地檢測或是對其總量的檢測，并且不會受到SudanⅡ、Ⅳ的干擾。在優(yōu)化條件下，測定SudanⅠ、Ⅲ時的一元線性回歸方程分別為FEEsudanⅠ=0.0032cSudanⅠ-0.02613和FEEsudanⅢ=0.0033cSudanⅢ-0.02467;標準曲線的相關(guān)系數(shù)（R2）分別為0.9984

9、和0.9955;檢出限（3σ/斜率）分別為211.3和208.5pmolL-1。該方法用于實際樣品的測定，結(jié)果令人滿意。
　　 4.蘇丹紅Ⅰ-Ⅳ與[Cu(NH3)4]2+離子的反應(yīng)機理研究及分析應(yīng)用
　　 研究了SudanⅠ-Ⅳ在含氨溶液中與[Cu(NH3)4]2+相互作用機理及分析應(yīng)用。實驗發(fā)現(xiàn)SudanⅡ和[Cu(NH3)4]2+反應(yīng)產(chǎn)生了極強的共振光散射信號，而SudanⅠ、Ⅲ、Ⅳ卻沒有出現(xiàn)明顯的共振光散射變化信號

10、。分析了SudanⅠ-Ⅳ在含氨溶液中與[Cu(NH3)4]2+相互作用機理。紫外光譜、紅外光譜、XRD-粉末衍射等分析表明，SudanⅠ、Ⅲ與[Cu(NH3)4]2+生成了穩(wěn)定的螯合物，而SudanⅡ、Ⅳ與[Cu(NH3)4]2+形成了離子締合物。這種不同的結(jié)果是由于SudanⅡ、Ⅳ存在2-甲基，產(chǎn)生了空間位阻效應(yīng)，影響了它與中心離子銅的配位，所以只能通過靜電引力形成離子締合物。實驗并優(yōu)化了以[Cu(NH3)4]2+為探針的測定Suda

11、nⅡ的實驗條件，在優(yōu)化條件下，測定SudanⅡ時的一元線性回歸方程為△IRLS=1488.6c-82.2（c，μgmL-1）;檢出限（3σ/斜率）為2.1ngmL-1。該方法用于實際樣品的測定，結(jié)果令人滿意。
　　 5.pH誘導(dǎo)的三聚氰胺與磷酸鹽聚沉反應(yīng)機理研究
　　 應(yīng)用共振光散射、X-單晶衍射、X-粉末衍射、傅里葉變換紅外光譜以及紫外-可見光譜分析等手段系統(tǒng)地研究了pH誘導(dǎo)的三聚氰胺(Mel)與磷酸鹽(Ps)聚沉反應(yīng)

12、機理。在實驗條件下，三聚氰胺磷酸鹽組成為2HMel+·HPO42-·3H2O，各組成成分間通過靜電引力、氫鍵及π-π堆積作用組成了穩(wěn)定的三聚氰胺磷酸鹽。實驗表明三聚氰胺與磷酸鹽聚沉反應(yīng)高度依賴于pH。pH的改變直接影響到Mel、Hmel+的組成比，從而改變其氫鍵及電性作用力，進而影響到三聚氰胺與磷酸鹽聚沉與溶解。研究發(fā)現(xiàn)，聚沉過程中，三聚氰胺質(zhì)子化有兩種方式，發(fā)展和豐富了Peschar關(guān)于三聚氰胺磷酸鹽質(zhì)子轉(zhuǎn)移觀點，為三聚氰胺磷酸鹽質(zhì)子

13、轉(zhuǎn)移觀點提供了有力的實驗支撐。
　　 6.強堿性條件下沒食子酸和聚乙烯亞胺主客體包合反應(yīng)機理研究
　　 詳細研究了在強堿性條件下(pH12.22)，沒食子酸與聚乙烯亞胺(PEI)形成主客體包合物的熒光光譜和吸收光譜。研究發(fā)現(xiàn)，沒食子酸與PEI發(fā)生主客體包合作用生成具有熒光增強的主客體包合物。初步探討了反應(yīng)機理:在強堿條件下，沒食子酸與PEI發(fā)生相互作用，并逐步地進入到PEI疏水性空腔形成組成比為1:1的沒食子酸-PEI主