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English| 發(fā)布日期：2024-09-21 |
牛奶富含豐富的蛋白質、維生素和多種礦物質，營養(yǎng)價值極高，是當今家庭的必備飲品。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重威脅，如過敏反應、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，對于保障牛奶品質和公共健康具有重大意義。
近年來，上轉換熒光納米傳感技術因其靈敏度、穩(wěn)定性優(yōu)勢和優(yōu)異的光化學性質，吸引了國內外學者的關注，并已在各個領域得到廣泛應用。由如海光電提供的上轉換熒光光譜儀具有高穩(wěn)定性、可快速無損檢測的優(yōu)點，操作簡便，檢測結果客觀準確。此論文正是基于上轉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反應生成藍色氧化物（oxTMB）與上轉換納米顆粒（UCNPs）的熒光內濾效應（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，試圖構建一個既快速又準確的檢測平臺，以應對食品中AMP殘留的挑戰(zhàn)，為食品安全監(jiān)管提供強有力的技術支持。
圖1 基于熒光內濾的牛奶中氨芐青霉素固相捕獲傳感檢測方法
1. UCNPs的表征結果
利用上轉換熒光光譜儀對納米材料進行了表征，結果如圖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）的非輻射能量轉移激活Gd3+供體，由于Gd介導的界面能量轉移作用，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）。因同時存在紅綠藍三原色，可通過調控其濃度比，實現(xiàn)上轉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行了優(yōu)化，結果如圖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oxTMB溶液體積達到100 μL時，UCNPs的熒光強度幾乎完全猝滅。因此，UCNPs溶液與oxTMB溶液的最佳比例為2:1。UCNPs溶液與oxTMB溶液不同反應時間的熒光光譜如圖3（C、D）所示，UCNPs熒光在1分鐘內達到最大猝滅效率，1分鐘后強度保持穩(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)化結果；（C）UCNPs與oxTMB溶液混合不同時間后的熒光光譜和（D）熒光強度變化趨勢。
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結合在其表面，催化TMB氧化，利用UCNPs 615 nm 處的熒光值對AMP進行定量監(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處的熒光強度降低。在 0.5-100 ng/mL范圍內，熒光強度與AMP濃度的對數(shù)呈良好的線性關系。最低檢測限低至0.32 ng/mL，遠低于歐盟設定的最大殘留限量。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）標準曲線圖。
4. 特異性分析
本研究所構建方法的特異性歸因于PtNPs-適配體復合物對于AMP的識別作用。該體系檢測不同抗生素的熒光響應結果如圖5所示，檢測AMP樣品的體系熒光強度低，環(huán)丙沙星（CIP）、恩諾沙星（ENR）、鏈霉素（SM）、氯霉素（CHL）、四環(huán)素（TCY）樣品的熒光強度明顯較高，檢測AMP與其他抗生素的熒光強度存在顯著性差異（P < 0.01），這是由于其他抗生素的存在并不能引導PtNPs-適配體特異性吸附在PDMS表面。由此結果說明本試驗所構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，用于高靈敏度檢測食品中的AMP。由如海光電上轉換熒光光譜儀通過精確測量UCNPs在AMP存在時熒光強度的變化，實現(xiàn)了對AMP濃度的準確定量。該技術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回收實驗驗證了其出色的準確性和可靠性。上轉換熒光光譜儀的應用顯著提高了檢測的精確度和效率，為食品安全監(jiān)測領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、準確檢測，對保護消費者健康和提高食品安全標準具有重要意義。
LIFS980上轉換熒光光譜儀
1. 產(chǎn)品簡介
LIFS980激光誘導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、生物醫(yī)療、體外診斷及物質分析鑒定等場景；使用方便，操作簡單。檢測結果客觀準確。客戶可根據(jù)應用需求選擇最適合的產(chǎn)品。
2. 產(chǎn)品特點
? 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。
