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English| 發(fā)布日期：2024-09-21 |
牛奶富含豐富的蛋白質(zhì)、維生素和多種礦物質(zhì)，營養(yǎng)價值極高，是當(dāng)今家庭的必備飲品。但是，牛奶在生產(chǎn)和加工過程中可能存在抗生素污染，不僅會對人類健康造成危害，而且也會給乳制品行業(yè)帶來巨大的損失。氨芐青霉素（Ampicillin，AMP）作為一種廣泛使用的抗生素，在治療細(xì)菌感染方面發(fā)揮著重要作用。然而，其在食品中的濫用和殘留，可能對人類健康造成嚴(yán)重威脅，如過敏反應(yīng)、癲癇、呼吸困難、腸道菌群紊亂等。因此，開發(fā)一種高靈敏度、高選擇性的AMP檢測技術(shù)，對于保障牛奶品質(zhì)和公共健康具有重大意義。
近年來，上轉(zhuǎn)換熒光納米傳感技術(shù)因其靈敏度、穩(wěn)定性優(yōu)勢和優(yōu)異的光化學(xué)性質(zhì)，吸引了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，并已在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由如海光電提供的上轉(zhuǎn)換熒光光譜儀具有高穩(wěn)定性、可快速無損檢測的優(yōu)點(diǎn)，操作簡便，檢測結(jié)果客觀準(zhǔn)確。此論文正是基于上轉(zhuǎn)換熒光光譜儀的這些優(yōu)勢，提出將聚二甲基硅氧烷（PDMS）開發(fā)成固相捕獲探針，發(fā)揮鉑納米的催化作用，利用3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）與H2O2反應(yīng)生成藍(lán)色氧化物（oxTMB）與上轉(zhuǎn)換納米顆粒（UCNPs）的熒光內(nèi)濾效應(yīng)（IFE），提出一種牛奶中AMP固相傳感檢測方法，用于食品中AMP的高靈敏度檢測，試圖構(gòu)建一個既快速又準(zhǔn)確的檢測平臺，以應(yīng)對食品中AMP殘留的挑戰(zhàn)，為食品安全監(jiān)管提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
圖1 基于熒光內(nèi)濾的牛奶中氨芐青霉素固相捕獲傳感檢測方法
1. UCNPs的表征結(jié)果
利用上轉(zhuǎn)換熒光光譜儀對納米材料進(jìn)行了表征，結(jié)果如圖2所示。在980 nm 的激發(fā)下，Yb3+可以吸收光子躍遷到高能級，并將能量傳遞給臨近的Tm3+，從而發(fā)射出 450 nm（1D2-3F4），476 nm（1G4-3H6）和647 nm（1G4-3F4）的光，在殼層中摻雜Tb3+和Eu3+后，Tm3+（3P0）與相鄰Gd3+（6P7/2）的非輻射能量轉(zhuǎn)移激活Gd3+供體，由于Gd介導(dǎo)的界面能量轉(zhuǎn)移作用，Tb3+發(fā)射出綠色光（490 nm處5D4→7F6，546 nm處5D4→7F5，585 nm處5D4-7F3），Eu3+發(fā)射出紅色光（591 nm處5D0→7F1，615 nm處5D0→7F2，697 nm處5D0→7F4）。因同時存在紅綠藍(lán)三原色，可通過調(diào)控其濃度比，實現(xiàn)上轉(zhuǎn)換熒光納米材料的白色發(fā)光。
圖2 （A）UCNPs 的熒光光譜圖；（B）980 nm激發(fā)下Yb3+，Gd3+和Tm3+，Eu3+，Tb3+的能級圖。
2. 試驗參數(shù)優(yōu)化
對oxTMB與UCNPs的比例和孵育時間進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果如圖3所示。UCNPs溶液與不同體積oxTMB溶液的熒光光譜如圖3（A、B）所示，UCNPs 溶液體積固定在200 μL，當(dāng)oxTMB溶液體積達(dá)到100 μL時，UCNPs的熒光強(qiáng)度幾乎完全猝滅。因此，UCNPs溶液與oxTMB溶液的最佳比例為2:1。UCNPs溶液與oxTMB溶液不同反應(yīng)時間的熒光光譜如圖3（C、D）所示，UCNPs熒光在1分鐘內(nèi)達(dá)到最大猝滅效率，1分鐘后強(qiáng)度保持穩(wěn)定。
圖3 （A）隨著oxTMB溶液體積增加UCNPs的熒光光譜圖；（B）UCNPs溶液與oxTMB溶液比例優(yōu)化結(jié)果；（C）UCNPs與oxTMB溶液混合不同時間后的熒光光譜和（D）熒光強(qiáng)度變化趨勢。
3. AMP的檢測
在AMP存在的條件下，固相捕獲探針可以捕獲AMP，使適配體功能化的PtNPs結(jié)合在其表面，催化TMB氧化，利用UCNPs 615 nm 處的熒光值對AMP進(jìn)行定量監(jiān)測。在最佳實驗條件下，檢測不同濃度的AMP時采集到的熒光光譜如圖4所示。從圖中可以看出，隨著 AMP 濃度的增加，615 nm處的熒光強(qiáng)度降低。在 0.5-100 ng/mL范圍內(nèi)，熒光強(qiáng)度與AMP濃度的對數(shù)呈良好的線性關(guān)系。最低檢測限低至0.32 ng/mL，遠(yuǎn)低于歐盟設(shè)定的最大殘留限量。因此本方法具有較高的靈敏度。
圖4 （A）檢測體系在不同濃度AMP作用下的熒光光譜圖和（B）標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。
4. 特異性分析
本研究所構(gòu)建方法的特異性歸因于PtNPs-適配體復(fù)合物對于AMP的識別作用。該體系檢測不同抗生素的熒光響應(yīng)結(jié)果如圖5所示，檢測AMP樣品的體系熒光強(qiáng)度低，環(huán)丙沙星（CIP）、恩諾沙星（ENR）、鏈霉素（SM）、氯霉素（CHL）、四環(huán)素（TCY）樣品的熒光強(qiáng)度明顯較高，檢測AMP與其他抗生素的熒光強(qiáng)度存在顯著性差異（P < 0.01），這是由于其他抗生素的存在并不能引導(dǎo)PtNPs-適配體特異性吸附在PDMS表面。由此結(jié)果說明本試驗所構(gòu)建的檢測方法可實現(xiàn)AMP的特異性檢測。
圖5 熒光方法對 AMP 檢測的特異性
這篇論文報道了一種創(chuàng)新的基于UCNPs和IFE的固相捕獲探針技術(shù)，用于高靈敏度檢測食品中的AMP。由如海光電上轉(zhuǎn)換熒光光譜儀通過精確測量UCNPs在AMP存在時熒光強(qiáng)度的變化，實現(xiàn)了對AMP濃度的準(zhǔn)確定量。該技術(shù)不僅提供了一種檢測限低至0.32 ng/mL的高靈敏度檢測方法，而且通過實際食品樣品的加標(biāo)回收實驗驗證了其出色的準(zhǔn)確性和可靠性。上轉(zhuǎn)換熒光光譜儀的應(yīng)用顯著提高了檢測的精確度和效率，為食品安全監(jiān)測領(lǐng)域帶來了一種有效的分析工具，確保了食品中AMP殘留的快速、準(zhǔn)確檢測，對保護(hù)消費(fèi)者健康和提高食品安全標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義。
LIFS980上轉(zhuǎn)換熒光光譜儀
1. 產(chǎn)品簡介
LIFS980激光誘導(dǎo)熒光光譜儀是一款適用于對原材料的篩選、現(xiàn)場檢測、石墨烯合成反應(yīng)、生物醫(yī)療、體外診斷及物質(zhì)分析鑒定等場景；使用方便，操作簡單。檢測結(jié)果客觀準(zhǔn)確?？蛻艨筛鶕?jù)應(yīng)用需求選擇最適合的產(chǎn)品。
2. 產(chǎn)品特點(diǎn)
? 高度集成，輕巧便捷；
? 高穩(wěn)定性；
? 可以選配線陣、面陣、深制冷光譜儀。
