[发明专利]一种L-精氨酸基碳点的制备方法及其在柠檬黄检测中的应用

说明书

本发明为一种L‑精氨酸基碳点的制备方法及其在柠檬黄检测中的应用，常温下将L‑精氨酸、邻苯二胺按照摩尔比为1:20～1:1溶解于水或甲醇或乙醇或正丙醇或丙酮或N,N‑二甲基甲酰胺中；转移至聚四氟乙烯高温反应釜中在170℃～210℃下反应2～12h；待产物自然冷却后高速离心，用500～5000Da透析袋透析24～72h，干燥得到粗碳点，采用柱层析法分离纯化，以洗脱液梯度洗脱，收集蓝色荧光部分，减压回收溶剂得到较纯碳点；较纯碳点继续采用柱层析法以洗脱液二次梯度洗脱,经薄层色谱检测，获得荧光和紫外的双模检测碳点；本发明制备的L‑Arg‑CDs与柠檬黄的荧光淬灭机理属于内滤效应，线性检测最佳浓度范围为0～55μM，检出限为LOD＝42.3nM，远低于国标GB/T5009.35‑2003所提供的检出限187.14μM，可作为柠檬黄快速检测方法。

技术领域

本发明属于荧光碳纳米材料应用技术领域，涉及一种碳量子点的制备方法和应用，具体涉及一种L-精氨酸基碳点的制备方法及其在柠檬黄检测中的应用。

技术背景

柠檬黄(Tartrazine，E102)是应用最广泛的偶氮类合成染料之一，为橙黄色粉末，无臭，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于油脂。为适应人们对食品的感官需求，在食品的生产、加工、运输过程中，通常用柠檬黄对食品进行调色。然而，过量食用柠檬黄会严重危害人体健康。研究表明，柠檬黄的过量摄入会引起DNA损伤和干扰DNA合成以致胎儿畸形；甚至会转换为致癌物质，引发皮下肉瘤、肝癌、肠癌等^[23]。我国食品安全国家标准规定，柠檬黄在果冻、饮料、糖果、固体复合调味料中的最大使用量分别为0.05、0.1、0.3、0.2g/kg^[24]。因此，食品中柠檬黄含量的检测十分重要。

现有的柠檬黄检测技术主要包括电化学分析法、分光光度法、高效液相色谱法、高效薄层色谱法和毛细管电泳法等。这些方法通常存在成本高、耗时长、设备贵、操作繁琐或样品制备过程复杂等不可避免的缺点，限制了它们在常规分析检测中的应用。

碳点(Carbon dots,CDs)是一种尺寸小于10nm的分散的类球形荧光碳纳米颗粒，具有良好的分散性和荧光稳定性。2004年，Scrivens^[1]等采用电弧放电法制备单壁碳纳米管时，通过电泳纯化首次得到发光碳点。2006年，Sun等首次采用激光刻蚀法制备出覆盖大范围光谱发光的碳点。2007年，Mao等从烛灰中制备分离得到荧光碳纳米颗粒。与其他碳纳米材料相似，碳点的发现激起了人们广泛的研究兴趣。近十年来，碳点的研究与应用得到了飞速的发展，由于碳点具有荧光活性高、种类多样、生物相容性好、毒性低等优点，在生物检测^[4]、基因转运、药物传输、和生物成像等领域得到了广泛应用。

近年来，随着人们对碳点及其优异性能的逐步认识，提出了一系列制备优良碳点的方法。这些方法可以概括为两大类：“自上而下法”和“自下而上法”。

自上而下法包括电弧放电法、激光消融法和电化学氧化法。在提纯由煤烟进行电弧放电法制备单壁碳纳米管的过程中，Xu等人发现了一种未知的荧光碳纳米粒子。电弧放电法制得的碳量子点荧光性能较好，但是产率较低、所得产物杂质较多且纯化过程繁琐、产物收集困难。2006年，SUN等首次用激光销蚀法制备了碳量子点，激光销蚀法主要是在高温高压下利用激光销蚀将得到的碳纳米颗粒，经过表面修饰、官能化等后续处理得到发光的碳量子点。该方法合成过程比较复杂，所需仪器设备昂贵，所得碳点产物纯度较低且粒度不均匀。电化学合成法是将碳源作为工作电极制备碳量子点。Zhou等在对负载多层碳纳米管的电极进行多次充放电后，经过干燥、层析后得到的固体在高倍电镜下拥有清晰的晶格条纹，该方法首次实现了碳量子点的电化学合成。Li等以乙醇作为碳源，制备出的碳量子点荧光寿命较长、对pH敏感，激发后可发射具有上转换特征、波长覆盖整个可见光区域的荧光。电化学合成法制得的碳量子点均匀性较好，碳源利用率较高，可大量制备。但是原料的前期处理工作与后期的纯化工作较为复杂。