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应用表面增强拉曼光谱检测水中抗生素的研究

作　者: 孔德地
导　师: 马君
学　校: 中国海洋大学
专　业: 光学工程
关键词: 表面增强拉曼光谱抗生素银溶胶膜 pH值
分类号: O657.37
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

自1928年第一种抗生素被发现以来，抗生素被广泛应用于人类、禽畜和水生动物细菌性疾病的控制。与此同时，抗生素被发现对人类健康和环境有很多的危害。很多的抗生素对人类都有毒性反应，而且大量的使用抗生素会产生抗药性，世界各国纷纷出台政策禁止或限制抗生素的使用。但抗生素在水产养殖业的滥用情况屡禁不止，如能实现对养殖水中的抗生素残留的有效检测，对这一现象的监管监控将更容易实施。目前常用的抗生素残留检测方法因各自存在缺陷使其使用受到限制，我国制定的检测标准中常用的高效液相色谱法灵敏度高，但操作繁琐耗时长，不适用于大量样品的快速分析和现场检测。表面增强拉曼光谱是一种可以探测到单分子水平的检测手段，具有信息含量丰富、灵敏度高、准确率高、无需样品预处理、可以实现现场探测等优点，有望实现对养殖水中抗生素的实时快速检测。本文将表面增强拉曼光谱应用到抗生素的检测，对水产养殖中禁用或限用但又屡禁不止的氯霉素、环丙沙星、恩诺沙星三种抗生素进行了SERS检测。首先采用微波加热法制备了银溶胶，研究了加热时间对银溶胶增强效果的影响，确定最佳时间为五分钟；改变银溶胶的pH值，确定了当pH=2时对罗丹明的增强效果最好；但使用银溶胶对抗生素进行检测未获得有效信号。采用自组装法制备银溶胶膜，将经过三氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）硅烷化后的石英片浸泡在不同pH值的银溶胶中镀膜，结果表明当以pH=4的银溶胶镀膜时获得的银溶胶膜的增强效果最好；制备了不同镀膜次数的银溶胶膜，对抗生素进行检测，确定了5次的银溶胶膜具有最高的增强效果，这也与五次的银溶胶膜在激发波长处（532nm）具有最高的等离子共振吸收强度相对应。将使用过的银溶胶膜清洗后再次进行探测，重复两次后其增强效果未有明显降低，表明该银溶胶膜具有很好的重现性。最终确定了制备银溶胶膜的最佳参数为：pH=4的银溶胶，镀膜次数为5次。以银溶胶膜为基底，分别利用显微拉曼光谱仪和QE65000光谱仪对不同浓度的三种抗生素的标准溶液进行SERS检测。利用显微拉曼光谱仪可以检测到的最低浓度分别为40ppb、5ppb、40ppb，优于目前所能检索到文献的结果；利用QE65000光谱仪可以检测到的最低浓度分别为1ppm、0.1ppm、1ppm。利用QE65000光谱仪对三种抗生素的海水溶液和标准溶液进行了检测，研究了海水对光谱探测的影响，海水溶液的最低检测浓度约是标准溶液的2-10倍；将银溶胶膜浸泡在海水中2.5小时其增强效果未有明显降低，表明了该银溶胶膜具有很好的稳定性。对抗生素的养殖水溶液进行了光谱探测，研究了养殖水及饵料对光谱探测的影响，抗生素养殖水溶液光谱强度比标准溶液低，可以探测到的最低浓度约是标准溶液的5倍。研究结果表明，本文制备的银溶胶膜具有较高的灵敏度、重现性和稳定性，在抗生素检测领域具有较高的应用价值，为未来养殖水中抗生素残留的快速检测打下实验基础。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-25
  1.1 引言  11-13
  1.2 表面增强拉曼光谱在抗生素检测领域的应用进展  13-16
  1.3 拉曼散射  16-17
  1.4 表面增强拉曼光谱  17-23
    1.4.1 表面增强拉曼散射的增强机理  18-21
    1.4.2 表面增强拉曼散射的活性基底  21-23
  1.5 本论文的主要工作安排  23-25
2 实验系统及材料  25-33
  2.1 光谱探测系统  25-30
    2.1.1 QE65000 探测系统  25-28
    2.1.2 显微拉曼探测系统  28-30
  2.2 常规仪器  30
  2.3 实验材料  30-33
3 表面增强拉曼活性基底的研制  33-47
  3.1 银溶胶的制备  33-37
    3.1.1 银溶胶的制备方法  33-34
    3.1.2 加热时间的确定  34-36
    3.1.3 pH 值对银溶胶增强效果的影响  36-37
  3.2 银溶胶膜的研制及增强效果的改进  37-43
    3.2.1 银溶胶膜的制备方法  37-38
    3.2.2 pH 值对银溶胶膜增强效果的影响  38-40
    3.2.3 镀膜次数对银溶胶膜增强效果的影响  40-43
  3.3 银溶胶膜的重现性  43-44
  3.4 本章小结  44-47
4 抗生素标准溶液光谱探测  47-57
  4.1 氯霉素标准溶液的 SERS 光谱  47-50
  4.2 环丙沙星标准溶液的 SERS 光谱  50-52
  4.3 恩诺沙星标准溶液的 SERS 光谱  52-55
  4.4 本章小结  55-57
5 抗生素海水溶液光谱探测  57-63
  5.1 三种抗生素海水溶液的 SERS 光谱  57-60
    5.1.1 氯霉素海水溶液的 SERS 光谱  57-59
    5.1.2 环丙沙星海水溶液的 SERS 光谱  59
    5.1.3 恩诺沙星海水溶液的 SERS 光谱  59-60
  5.2 银溶胶膜在海水中的稳定性  60-61
  5.3 本章小结  61-63
6 抗生素养殖水溶液的光谱探测  63-69
  6.1 抗生素养殖水溶液的 SERS 光谱  63-67
  6.2 本章小结  67-69
7 总结与展望  69-73
  7.1 论文工作总结  69-70
  7.2 工作展望  70-73
参考文献  73-77
致谢  77-79
个人简历  79
发表论文情况  79-80

应用表面增强拉曼光谱检测水中抗生素的研究

内容摘要

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