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量子点的水相合成及其在食品分析检测中的应用

作　者: 石宝琴
导　师: 马美湖
学　校: 华中农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 量子点 荧光猝灭 铅离子 大肠杆菌 荧光共振能量转移体系
分类号: TS207.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


量子点,是近些年来发展起来的一种特殊的新型荧光探针,与传统的有机染料相比,其具有激发光谱宽、发射光谱窄且对称、良好的光化学稳定性、以及抗光漂白作用等很多独特的性质,使之成为当今各种分析科学研究的热点。其在生物学、化学、分子生物学等领域显示了十分广阔的应用前景。本文在查阅大量文献,总结前人工作的基础上,完成量子点的合成、表征以及量子点在食品中有害因素及营养因素的分析检测等实验内容：采用简便的胶体水相法制备了高荧光强度且稳定性良好的ZnSe量子点(ZnSeQDs),克服了以往水相合成法稳定性差、量子产率低等缺陷。优化后的最佳合成条件为：以还原型L-谷胱甘肽作为稳定剂,L-谷胱甘肽：Se2-：Zn2+摩尔比为5：1：5,介质pH10.5,反应温度在90℃至100℃之间。且合成后不需要采取任何光照后处理,ZnSe QDs的量子产率(QYs)即可高达50.1%,放置三个月后荧光强度基本不变,水溶性优良。用紫外-可见分光光度法(UV-Vis)、荧光分光光度法(FL)、透射电子显微镜(TEM)等分析检测手段,对得到的ZnSe QDs的性能进行表征。合成的量子点在300 nm激发下发蓝紫色荧光(370 nm),其优良的光化学特性将有利于其在光热器件的制造及化学生物领域的应用。将水相合成的新型ZnSe量子点应用于金属离子的检测。利用其有效官能团与铅离子作用,导致量子点的荧光猝灭,建立了测定Pb2+的新方法,并且谈到了Pb2+与还原型L-谷胱甘肽修饰的量子点的反应机理,优化了反应浓度、介质pH值、反应时间及其他检测条件。在最佳检测条件下,该量子点检测Pb2+的线性范围为1.0×10-8-8.0×10-7mol/L,相关系数为0.999,检测限达到0.71 nmol/L。证明该方法在铅离子的检测中表现出良好的选择性及灵敏度。本研究以NaHSe和CdCl2为前体物质,L-谷胱甘肽为稳定剂在无氧、搅拌氛围下直接合成了水溶性CdSe量子点。同时研究了pH值、时间、温度等反应条件对量子点荧光性能的影响,并利用透射电镜、紫外光谱、荧光光谱等对合成的CdSe量子点进行了表征。此外,本章以合成的水溶性CdSe量子点作为标记物,利用荧光检测方法快速检测大肠杆菌(E.coli)。将CdSe QDs与目标细菌共价结合,利用荧光显微镜观察细菌细胞与量子点的结合情况。研究结果表明：合成的量子点具有稳定、荧光性能良好等突出优点,并能成功地与大肠杆菌结合。这种荧光检测法线性范围为103-109cfu/mL,最低检测限为102cfu/mL。大肠杆菌菌落总数之对数与荧光峰增强值呈线性关系,建立的方程为F=23.955C+362.91(r2=0.9923)。本实验建立了CdSe QDs-罗丹明B共振能量转移体系。研究了此体系发生能量转移的最佳条件。并成功利用CdSe QDs-罗丹明B能量转移荧光猝灭法测定水溶液中的维生素B12。维生素B12在1.0×10-5-1.6×10-3 mol/L范围内与共振能量转移体系的荧光猝灭呈良好的线性关系,相关系数为0.993,方法检出限为2.3×10-7mol/L。

全文目录


摘要  8-10
Abstract  10-12
第一章 前言  12-24
  1 概述  12-13
  2 量子点的定义及其性质  13
  3 半导体量子点的发光特性  13-14
  4 量子点的制备与修饰  14-18
    4.1 有机路线  15-16
    4.2 无机路线  16-18
  5 量子点作为荧光探针的应用  18-21
    5.1 量子点荧光探针在生物医药学中的应用  18-19
    5.2 量子点荧光探针在化学分析中的应用  19-20
    5.3 量子点荧光探针检测微生物  20-21
  6 论文选题的目的意义  21-22
  7 本论文主要研究内容  22-24
第二章 胶体水相法制备高量子产率及高稳定性的水溶性ZnSe量子点  24-37
  1 实验材料和方法  24-26
    1.1 试剂  24-25
    1.2 主要仪器  25
    1.3 实验方法  25-26
      1.3.1 ZnSe QDs的制备  25
      1.3.2 ZnSe QDs的表征  25-26
      1.3.3 荧光量子产率  26
  2 结果与讨论  26-36
    2.1 ZnSe QDs电镜分析  26-27
    2.2 ZnSe QDs形貌,吸收、发射光谱及量子产率  27-29
    2.3 制备条件的选择  29-35
      2.3.1 稳定剂种类的选择  29-30
      2.3.2 L-谷胱甘肽量的选择  30-31
      2.3.3 反应物比例的选择  31-32
      2.3.4 反应过程中pH值的选择  32-33
      2.3.5 反应温度的选择  33-34
      2.3.6 反应时间的选择  34-35
    2.4 ZnSe QDs合成后调节pH值的选择  35-36
    2.5 稳定性分析  36
  3 结论  36-37
第三章 水溶性ZnSe QDs荧光猝灭测定水溶液中的Pb~(2+)  37-44
  1 实验材料与方法  37-38
    1.1 试剂  37
    1.2 仪器  37
    1.3 试验方法  37-38
    1.4 样品处理  38
  2 结果与分析  38-43
    2.1 检测条件的优化  38-40
      2.1.1 量子点浓度的选择  38
      2.1.2 介质pH的选择  38-39
      2.1.3 反应时间的选择  39
      2.1.4 温度等反应条件的选择  39-40
    2.2 检测限与检测范围的考察  40-41
    2.3 干扰离子的影响  41
    2.4 Pb~(2+)离子对量子点荧光猝灭机理的探讨  41-42
    2.5 混合样品的测定  42-43
    2.6 皮蛋中铅含量的测定  43
  3 结论  43-44
第四章 水溶性CdSe QDs的合成及其对大肠杆菌的检测  44-58
  1 实验材料与方法  44-46
    1.1 实验材料  44-45
      1.1.1 材料  44
      1.1.2 试剂  44-45
      1.1.3 仪器  45
    1.2 实验方法  45-46
      1.2.1 CdSe量子点的制备  45
        1.2.1.1 NaHSe溶液的制备  45
        1.2.1.2 CdSe量子点的制备  45
      1.2.2 大肠杆菌的平板计数  45-46
      1.2.3 大肠杆菌检测曲线的绘制  46
      1.2.4 量子点标记大肠杆菌的荧光显微图像  46
  2 结果与分析  46-57
    2.1 CdSe QDs电镜分析  46-47
    2.2 CdSe量子点光谱性质  47-48
    2.3 CdSe量子点合成条件优化  48-53
      2.3.1 稳定剂种类的选择  48
      2.3.2 L-谷胱甘肽量的选择与Se~(2-)摩尔比的影响  48-49
      2.3.3 反应物配比的影响  49-50
      2.3.4 反应介质的pH值的影响  50-51
      2.3.5 反应温度对CdSe QDs荧光光谱的影响  51-52
      2.3.6 反应时间对CdSe QDs荧光光谱的影响  52-53
    2.4 CdSe QDs合成后调节pH值的选择  53-54
    2.5 稳定性分析  54-55
    2.6 量子点与菌体反应条件的优化  55-56
      2.6.1 量子点与菌体反应  55
      2.6.2 量子点浓度的选择  55-56
      2.6.3 时间对反应效果的影响  56
    2.7 量子点对菌体的检测  56-57
  3 讨论  57-58
第五章 CdSe QDs-RhB荧光共振能量转移法测定维生素B_(12)的研究  58-68
  1 实验材料与方法  58-59
    1.1 试剂  58-59
    1.2 仪器  59
    1.3 试验方法  59
  2 结果与分析  59-67
    2.1 CdSe QDs-RhB荧光共振能量转移体系  59-60
    2.2 RhB的浓度对荧光共振能量转移体系的影响  60-61
    2.3 CdSe QDs的浓度对荧光共振能量转移体系的影响  61
    2.4 pH对荧光共振能量转移体系的影响  61-62
    2.5 CdSe QDs-RhB荧光共振能量转移体系检测VB_(12)条件的优化  62-64
      2.5.1 试剂加入顺序的影响  62
      2.5.2 反应温度的影响  62
      2.5.3 CdSe QDs与RhB的取量对检测效果的影响  62-63
      2.5.4 时间对测定体系的影响  63-64
      2.5.5 pH对测定体系的影响  64
    2.6 工作曲线及检出限  64-65
    2.7 干扰物质的影响  65-66
    2.8 混合样品的测定  66-67
  3 讨论  67-68
第六章 全文总结及展望  68-70
  1 全文总结  68-69
  2 创新之处  69
  3 展望  69-70
参考文献  70-77
致谢  77-78
附录  78

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 食品工业 > 一般性问题 > 食品标准与检验 > 食品分析与检验
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