基于光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的測定方法
【專利摘要】一種基于光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的測定方法，首先在普通玻璃片上制備二氧化硅光子晶體，將香蘭素、甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二異丁腈溶解在甲醇中作為分子印跡前驅(qū)液。將前驅(qū)液滲透到有機玻璃和光子晶體之間，紫外聚合。氫氟酸除去二氧化硅，甲醇浸泡除去香蘭素。在有機玻璃上形成了光子晶體分子印跡水凝膠。本發(fā)明的光子晶體分子印跡水凝膠對痕量香蘭素具有響應速度快，選擇性高，靈敏度高，抗干擾能力強等優(yōu)點。制備方法簡單，成本低，重現(xiàn)性良好，可用于食品中香蘭素的檢測，為食品添加劑檢測提供技術(shù)支持。
【專利說明】基于光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素檢測方法，屬于食品添加劑或食品安全檢測的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]香蘭素是一種廣泛使用的可食用香料，有濃烈奶香氣息。廣泛運用在各種需要增加奶香氣息的調(diào)香食品中，如蛋糕、冷飲、巧克力、糖果；還可用于香皂、牙膏、香水、橡膠、塑料、醫(yī)藥品中。目前大部分食品中大部分應用人工合成的香蘭素作為添加剤，如果服用大量此類香蘭素對人體將會帶來一定的毒副作用，因此對香蘭素快速檢測非常重要。目前實驗室或エ業(yè)領(lǐng)域中對香蘭素的檢測方法主要包括紫外光譜法和高效液相色譜法。但是，這兩種方法前處理比較麻煩，而且靈敏度不是很高，儀器要求比較高。
[0003]為了減少前處理和提高檢出限，分子印跡技術(shù)近年來備受關(guān)注。分子印跡技術(shù)是ー種新型的技術(shù)，憑借預定選擇性、專ー識別性、高度穩(wěn)定性和使用壽命長等優(yōu)點，在傳感器領(lǐng)域的潛在應用價值引起了廣泛的關(guān)注。光子晶體分子印跡水凝膠具有排列有序三維的孔洞結(jié)構(gòu)，孔洞中富有較多的特性吸附單元，具有良好的通透性能，利于被測分子在孔洞里面的傳輸，從而提高水凝膠的響應性，另外三維有序的孔洞具有較強的分子吸附能力，能夠富集低濃度的被檢測分子，可以提高局部濃度，從而降低檢出限，實現(xiàn)水凝膠傳感器的高靈敏度的檢測。
[0004]本發(fā)明的目的是針對香蘭素檢測存在的困難，提供ー種利用光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的快速檢測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供基于光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的測定方法，水凝膠具有三維有序的孔洞結(jié)構(gòu)，并具有對香蘭素特異吸附的特點，同時水凝膠具有布拉格衍射特征。
[0006]本發(fā)明所述的基于光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的測定方法エ藝步驟如下:
A制備香蘭素光子晶體分子印跡水凝膠
(1)將粒徑為200-400nm的膠體ニ氧化硅微球均勻分散到無水こ醇中，形成膠體分散體系，使得ニ氧化硅質(zhì)量分數(shù)為1.0-5.0%，將上述膠體分散體系自組裝到玻璃基片上，得到光子晶體，所述自組裝采用垂直沉淀溶劑揮發(fā)法，即將干凈的玻璃片垂直放入膠體分散體系中，然后自由揮干溶劑；
(2)將模板分子，功能単體，交聯(lián)劑，引發(fā)劑加入到無水甲醇中，充分溶解混勻，得到分子印跡前驅(qū)液溶液；所述模板分子為2.0mmol的香蘭素、功能單體為8.0-12.0mmol的甲基丙烯酸、交聯(lián)劑為2.4-3.2mmol的こニ醇ニ甲基丙烯酸酯，引發(fā)劑為0.122-0.202 mmol的偶氮ニ異丁氰，無水甲醇為2.0ml ； (3)將有機玻璃與光子晶體夾在一起，形成復合玻璃體，將分子印跡前驅(qū)液滲透到有機玻璃與光子晶體之間空隙，紫外聚合，所述聚合為紫外燈下365nm處聚合，聚合時間為2-6h ；
(4)將復合玻璃體在濃度為3-15%的氫氟酸中浸泡6-10h，分離玻璃基片和有機玻璃，除去ニ氧化硅顆粒，在有機玻璃上形成光子晶體分子印跡水凝膠，之后在無水甲醇中浸泡2h，除去印跡分子香蘭素，得到的水凝膠在磷酸鹽緩沖液中保存?zhèn)溆谩?br> [0007]B光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的測定
將光子晶體分子印跡水凝膠放入10_12_10_3 mmolじ1濃度香蘭素溶液中，待吸附飽和后，取出進行紫外掃描，確定在不同濃度下水凝膠膜紫外最大吸收峰的變化。
[0008]在本技術(shù)方案中，ニ氧化硅光子晶體是三維有序的排列的微球，是介電常熟呈周期性排布的材料,其對光的反射復合布拉格公式:な=2dM1 (Jleff - sin2 0 )1/2，其中パ-為紫外最大吸收波長，為平均折射率，d為晶面間距，0為入射角。在入射角一定的情況下，光子晶體水凝膠的反射峰位置與其內(nèi)部孔洞的大小有關(guān)，孔洞大小不一樣，出現(xiàn)不同的特征反射峰，這個反射峰可以作為檢測香蘭素的指標。
[0009]光子晶體分子印跡水凝膠的孔洞具有與香蘭素相結(jié)合的特異性基團，當與香蘭素溶液結(jié)合后，水凝膠孔洞內(nèi)香蘭素分子厚度増加，造成孔洞平均折射率増大，因此反射峰發(fā)生紅移，紅移的多少與香蘭素濃度高低成正比。同時由于所有孔洞的表面都結(jié)合滿了待測分子后，水凝膠反射峰將不在變化，反射峰的移動范圍也達到最大。而水凝膠對香蘭素衍射物沒有響應性。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是:
1、通過有序結(jié)構(gòu)的ニ氧化硅膠體顆粒在玻璃片上自組裝形成光子晶體，引入三維有序的孔洞結(jié)構(gòu)，可以促進分子在水凝膠中的擴散傳輸。
[0011]2、以高度有序的光子晶體為模板，引入分子印跡技術(shù)，制備具有有序三維結(jié)構(gòu)的孔洞水凝膠，提高了響應性和靈敏性，實現(xiàn)對痕量添加劑的快速檢測。
[0012]3、光子晶體分子印跡技術(shù)相結(jié)合，利用功能分子與香蘭素分子的作用力，使其形成穩(wěn)定的復合物，通過毛細管作用將含有印跡分子前驅(qū)液滲透至光子晶體縫隙中，氫氟酸酸浸泡，甲醇洗脫，即生產(chǎn)了印跡微孔水凝膠，從而實現(xiàn)了水凝膠的高度選擇識別性能。
[0013]本發(fā)明的有益效果如下:
1、本發(fā)明的水凝膠具有有序的三維孔洞結(jié)構(gòu)，且有布拉格衍射特征和最大的紫外吸收峰，根據(jù)最大吸收峰位移來檢測香蘭素。
[0014]2、本發(fā)明基于光子晶體分子印跡水凝膠對痕量食品添加劑香蘭素進行測定，三維孔洞結(jié)構(gòu)對香蘭素具有高靈敏度的光學響應，通過引進分子印跡技術(shù)，使水凝膠對香蘭素具有高度的專ー性和靈敏性。
[0015]3、本發(fā)明光子晶體分子印跡水凝膠的穩(wěn)定性好，且具有良好的可重復利用性，制備周期短，成本低等優(yōu)點。
[0016]4、本發(fā)明的光子晶體分子印跡水凝膠抗干擾能力強，制備方法簡單，成本低廉，重現(xiàn)性好，易于加工成傳感器等器件，為國家食品安全檢測提供技術(shù)支持。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]圖1為光子晶體微球不意圖；
圖2為光子晶體分子印跡水凝膠示意圖。
【具體實施方式】
[0018]光子晶體分子印跡水凝膠制備實施例 實施例1:1將單分散的ニ氧化硅微球(粒徑250nm)均勻分散在無水こ醇中，形成質(zhì)量分數(shù)為2%的均一穩(wěn)定的膠體分散體系中，然后將表面干凈、平整的3cmX0.9 cmX0.1 cm玻璃片完全浸沒于IOml所得的ニ氧化硅膠體分散體系中，放置安靜的環(huán)境中，帶無水こ醇完全揮發(fā)，即得光子晶體模板。
[0019]2香蘭素(2.0mmol),甲基丙烯酸(8.0mmol),こニ醇ニ甲基丙烯酸酯(2.6mmol),偶氮ニ異丁氰(0.122mmol)和甲醇(1.5ml)混合均勻，超聲脫氣，充氮除氧，即得分子印跡前驅(qū)液。
[0020]3將光子晶體模板和有機玻璃用鑷子夾緊浸入步驟2分子印跡前驅(qū)液中，通過毛細管作用，待分子印跡前驅(qū)液完全浸入玻璃板間和光子晶體空隙之后，取出，在紫外365nm下聚合3.0h。
[0021]4將步驟3)聚合后的玻璃片在6%的氫氟酸溶液中浸泡9h，分離玻璃片，再將帶有水凝膠膜的有機玻璃放入4%氫氟酸溶液中浸泡5min，完全去除ニ氧化硅，然后浸入甲醇中2h除去香蘭素，即得具有三維孔洞結(jié)構(gòu)的光子晶體分子印跡水凝膠，放入pH7.6的磷酸鹽緩沖液中浸泡備用。
[0022]實施例2:
I將單分散的ニ氧化硅微球(粒徑300nm)均勻分散在無水こ醇中，形成質(zhì)量分數(shù)為4%的均一穩(wěn)定的膠體分散體系中，然后將表面干凈、平整的3cmX0.9 cmX0.1 cm玻璃片完全浸沒于IOml所得的ニ氧化硅膠體分散體系中，放置安靜的環(huán)境中，帶無水こ醇完全揮發(fā)，即得光子晶體模板。
[0023]2香蘭素(2.0mmol)，甲基丙烯酸(10.0mmol)，こニ醇ニ甲基丙烯酸酯(2.8mmol)，偶氮ニ異丁腈(0.162mmol)和甲醇(2.0ml)混合均勻，超聲脫氣，充氮除氧，即得分子印跡前驅(qū)液。
[0024]3將光子晶體模板和有機玻璃用鑷子夾緊浸入步驟2分子印跡前驅(qū)液中，通過毛細管作用，待分子印跡前驅(qū)液完全浸入玻璃板之間和光子晶體空隙之后，取出，在紫外365nm下聚合4h。
[0025]4將步驟3聚合后的玻璃片在9%HF溶液中浸泡8h，分離玻璃片，再將帶有水凝膠膜的有機玻璃放入甲醇中30min除去香蘭素，即得三維孔洞結(jié)構(gòu)的光子晶體分子印跡水凝膠，放入pH7.6的磷酸鹽緩沖液中備用。
[0026]實施例3:
I將單分散的ニ氧化硅微球(粒徑350nm)均勻分散在無水こ醇中，形成質(zhì)量分數(shù)為5%的均一穩(wěn)定的膠體分散體系中，然后將表面干凈、平整的3cmX0.9 cmX0.1 cm玻璃片完全浸沒于IOml所得的ニ氧化硅膠體分散體系中，放置安靜的環(huán)境中，帶無水こ醇完全揮發(fā)，即得光子晶體模板。[0027]2香蘭素(2.0mmol)，甲基丙烯酸(11.0mmol)，こニ醇ニ甲基丙烯酸酯(3.0mmol)，偶氮ニ異丁腈(0.182mmol)和甲醇(2.0ml)混合均勻，超聲脫氣，充氮除氧，即得分子印跡前驅(qū)液。
[0028]3將光子晶體模板和有機玻璃用鑷子夾緊浸入步驟2分子印跡前驅(qū)液中，通過毛細管作用，待分子印跡前驅(qū)液完全浸入玻璃板之間和光子晶體空隙之后，取出，在紫外365nm下聚合5h。
[0029]4將步驟3)聚合后的玻璃片在12%的HF溶液中浸泡7h，分離玻璃片，再將帶有水凝膠膜的有機玻璃放入甲醇中5min除去香蘭素，即得三維孔洞結(jié)構(gòu)的光子晶體分子印跡水凝膠，放入pH7.6的磷酸鹽緩沖液中備用。
[0030]光子晶體分子印跡水凝膠測定香蘭素實施例 實施例1:
將光子晶體分子印跡水凝膠放入不同濃度香蘭素溶液中(濃度分別是:10_12 mmolじ1，10 9 mmol L S 10 6 mmol L 1和10 3 mmol L 1X待吸附飽和后,取出在350_650nm之間進行紫外掃描，最大吸收峰發(fā)生紅移，最大吸收峰分別是:450nm,469nm,477nm和483nm。，而在香蘭素衍生物中最大吸收峰保持在450nm左右。
[0031]實施例2:
將光子晶體分子印跡水凝膠放入不同濃度香蘭素溶液中(濃度分別是:10_12 mmolじ1，10 9 mmol L S 10 6 mmol L 1和10 3 mmol L 1X待吸附飽和后,取出在350_650nm之間進行紫外掃描，最大吸收峰發(fā)生紅移，最大吸收峰分別是:435nm,447nm,453nm和460nm。，而在香蘭素衍生物中最大吸收峰保持在430nm左右。
[0032]實施例3:
將光子晶體分子印跡水凝膠放入不同濃度香蘭素溶液中(濃度分別是:10_12 mmolじ1，10 9 mmol L S 10 6 mmol L 1和10 3 mmol L 1X待吸附飽和后,取出在350_650nm之間進行紫外掃描，最大吸收峰發(fā)生紅移，最大吸收峰分別是:425nm,428nm,432nm和441nm,而在香蘭素衍生物中最大吸收峰保持在420nm左右。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的測定方法，其特征是: A制備香蘭素光子晶體分子印跡水凝膠 (1)將粒徑為200-400nm的膠體ニ氧化硅微球均勻分散到無水こ醇中，形成膠體分散體系，使得ニ氧化硅質(zhì)量分數(shù)為1.0-5.0%，將上述膠體分散體系自組裝到玻璃基片上，得到光子晶體，所述自組裝采用垂直沉淀溶劑揮發(fā)法，即將干凈的玻璃片垂直放入膠體分散體系中，然后自由揮干溶劑； (2)將模板分子、功能単體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑加入到無水甲醇中，充分溶解混勻，得到分子印跡前驅(qū)液溶液；所述模板分子為2.0mmol的香蘭素,功能單體為8.0-12.0mmol的甲基丙烯酸，交聯(lián)劑為2.4-3.2mmol的こニ醇ニ甲基丙烯酸酯，引發(fā)劑為0.122-0.202 mmol的偶氮ニ異丁氰，無水甲醇為2.0ml ； (3)將有機玻璃與光子晶體夾在一起，形成復合玻璃體，將分子印跡前驅(qū)液滲透到有機玻璃與光子晶體之間空隙，紫外聚合，所述聚合為紫外燈下365nm處聚合，聚合時間為2-6h ； (4)將復合玻璃體在濃度為3-15%的氫氟酸中浸泡6-10h，分離玻璃基片和有機玻璃，除去ニ氧化硅顆粒，在有機玻璃上形成光子晶體分子印跡水凝膠，之后在無水甲醇中浸泡2h,除去印跡分子香蘭素，得到的水凝膠在磷酸鹽緩沖液中保存?zhèn)溆茫? B光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的測定 將光子晶體分子印跡水凝膠放入10_12_10_3 mmolじ1濃度香蘭素溶液中，待吸附飽和后，取出進行紫外掃描，確定在不同濃度下水凝膠膜紫外最大吸收峰的變化。
【文檔編號】C08F222/14GK103499548SQ201310423231
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】彭海龍, 熊華, 王深琪, 董麗玲, 羅美, 趙強, 朱雪梅, 黎文建, 寧方建 申請人:南昌大學