一种双金属花状纳米酶的制备方法与应用

技术领域

本发明属于检测传感器材料技术领域，具体涉及一种双金属花状纳米酶的制备方法与应用。

背景技术

丙烯酰胺(AA，Mw 71.08Da)是一种食品加工污染物，在高温处理(通常在120℃以上)过程中，很容易从烘焙和油炸食品中产生。AA已被证明具有遗传毒性、致癌性、神经毒性和生殖毒性。1994年，国际癌症研究机构(IARC)将AA列为可能的人类致癌物(2A组)。

目前，针对AA的检测技术有LC-MS、GC-MS、HPLC、ELISA和免疫测定，而这些检测方法缺陷也较明显，即：需要使用昂贵复杂的仪器、检测过程繁琐、还需要训练有素的操作人员等，难以实现现场的快速检测。

有鉴于此，研究开发一种经济、快速、便携的可视化现场检测技术以检测和定量热加工食品中丙烯酰胺含量就显得非常重要。

发明内容

针对背景技术所提内容，本发明的目的在于提供一种双金属花状纳米酶的制备方法与应用。本发明双金属花状纳米酶是在碱性条件下，多巴胺与金属离子交联形成聚合物前驱体，之后自组装形成的。该双金属花状纳米酶的类过氧化物酶活性可以催化过氧化氢与显色剂TMB发生显色反应，加入GSH后，溶液颜色褪色至几乎无色，而丙烯酰胺又可以使其颜色恢复，进而实现了对丙烯酰胺的可视化快速检测。

为了解决上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案：

本发明第一目的是提供一种双金属花状纳米酶的制备方法，包括如下步骤：

1)将氨水加至乙二醇与水的混合液中，加热搅拌；

2)将硝酸铁、硝酸铜和多巴胺的水溶液缓慢滴入步骤1)体系中进行交联；

3)将步骤2)反应后所得样品洗涤、离心，冷冻干燥后得到双金属花状纳米酶。

本发明第二目的是提供上述制备方法制得的双金属花状纳米酶。

作为优选，所述双金属花状纳米酶具有高类过氧化物酶活性。

本发明第三目的是提供双金属花状纳米酶在可视化检测丙烯酰胺中的应用。

作为优选，可视化检测丙烯酰胺包括以下步骤：

S1、将GSH与不同浓度丙烯酰胺加至TCEP与NaOH的混合液中反应，得到产物GSH-AA；

S2、将GSH-AA、双氧水、TMB加入HAc-NaAc缓冲液，最后加入双金属花状纳米酶，孵育；

S3、记录在652nm处的吸光度，根据不同浓度丙烯酰胺吸光度变化得出标准曲线及线性方程。

作为优选，S1中反应温度为50℃，反应时间1h；S2所述HAc-NaAc缓冲液浓度为0.1-0.5M，pH＝4，孵育温度为25℃，时间10min。

作为优选，S3所述线性方程是以丙烯酰胺浓度为横坐标、在652nm处的吸光度为纵坐标，线性检测范围为0.5-18μm。

作为优选，所述双金属花状纳米酶对丙烯酰胺结构类似的、包括但不限于马来酸、富马酸、咖啡酸和琥珀酸具有抗干扰性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的双金属花状纳米酶具有高的类过氧化物酶活性，可以催化H

2、本发明的双金属花状纳米酶对丙烯酰胺的检测范围为0.5-18μM，检测限为0.260μM，并且对马来酸、富马酸，咖啡酸和琥珀酸等与丙烯酰胺类似结构的物质具有良好的选择性和抗干扰性。将其用于加热食品中丙烯酰胺的检测，结合颜色识别程序可实现对丙烯酰胺的现场即时检测。

3、本发明双金属花状纳米酶制备工艺成本低、合成条件简单，对丙烯酰胺的检测具有快速、方便，以及现场可视化等优点。

附图说明

图1为本发明方法制备的双金属花状纳米酶的扫描电子显微镜图。

图2为本发明方法制备的双金属花状纳米酶类POD活性图。(插图是光谱的对应肉眼图像)。

图3为双金属花状纳米酶-TMB-H

图4为添加GSH-AA的双金属花状纳米酶-TMB-H

图5为双金属花状纳米酶检测丙烯酰胺浓度的线性关系图(插图是光谱的对应肉眼图像)。

图6为选择性实验结果图(插图是对应不同物质显色肉眼图像)。

图7为使用智能手机/笔记本电脑对不同AA浓度的比色照片和标准曲线进行RGB提取和数据处理。(插图是光谱的对应肉眼图像)

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，并非用于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1：制备双金属花状纳米酶

1、向干净的250mL三颈烧瓶中加入80mL乙二醇和50mL去离子水，摇匀后再加入3mL氨水(质量分数26％)，加热至60℃搅拌10min。

2、取177.52mg Fe(NO

3、将得到的Fe(NO

本发明以硝酸铜、硝酸铁为原料，在碱性条件下，多巴胺与金属离子交联形成聚合物前驱体，之后自组装形成双金属花状纳米酶。图1为本实施例制备的双金属花状纳米酶的扫描电子显微镜图，显示纳米酶的尺寸为5μm，并且可以清晰看出花状结构。

实施例2：双金属花状纳米酶类POD活性研究

准备50mL、离子浓度0.1M、pH＝4的HAc-NaAc缓冲液，2mL、20mM的TMB与2mL、30％w/w的H

图2为本实施例条件下双金属花状纳米酶类POD活性图，能够看出双金属花状纳米酶具有高类POD活性，催化双氧水产生羟基自由基，使显色剂TMB氧化成蓝色的oxTMB。

实施例3：检测丙烯酰胺标准溶液

将GSH(10μM，1当量)、TCEP(0.1当量)和不同AA浓度在NaOH溶液(pH＝12.0)中混合，并在50℃下反应1小时。之后，将双金属花状纳米酶-TMB-H

图3为双金属花状纳米酶-TMB-H

图4为本实施例条件下GSH-AA(GSH与不同浓度AA反应)的双金属花状纳米酶-TMB-H

实施例4：双金属花状纳米酶的选择性

分别将MA,CA,FA,MaA,Asn,SA和PS替换实施例3里的AA，采取与AA相同的浓度18μM进行检测。相同的实验条件下，研究其各自在652nm处的吸光度，确定双金属花状纳米酶的选择性结果。

图6为选择性实验结果图，从图中可以清晰的看出，加入丙烯酰胺(AA)的吸光度值远远高于对照组，说明所构建的双金属花状纳米酶对丙烯酰胺的选择性良好。

实施例5：检测加热食品中的丙烯酰胺

食品预处理：五种食品，即面包、薯片、饼干、油条和咖啡，在80℃下干燥至少12小时后粉碎。首先，各取3.0g粉碎样品和20mL乙腈超声处理5min，然后将10mL去离子水加入样品溶液中并超声处理5min。之后，将4.0g MgSO

将GSH(10μM，1当量)和TCEP(0.1当量)与浓AA上清液在pH＝12.0的NaOH溶液中混合，并在50℃下反应1小时。最后，将GSH-AA(100μL)加入双金属花状纳米酶-TMB-H

表1

从表1检测结果分析可以看出，本方法对食品中丙烯酰胺含量检测的加标回收率保持在96.57％-110.26％，表明本发明双金属花状纳米酶对丙烯酰胺的可视化检测在实际分析中可行。

实施例6：利用RGB颜色分析程序即时检测丙烯酰胺

与实验例3相同，将GSH(10μM，1当量)、TCEP(0.1当量)和不同AA浓度在NaOH溶液(pH＝12.0)中混合，并在50℃下反应1小时。之后，将双金属花状纳米酶-TMB-H

图7为使用智能手机/笔记本电脑对不同AA浓度的比色照片和标准曲线进行RGB提取和数据处理，线性关系如下：y＝0.02865x+1.091(R

以上所描述的实施例仅表达了本发明的几种优选实施例，其描述较为具体和详细，但并不用于限制本发明。应当指出，对于本领域的技术人员来说，本发明还可以有各种变化和更改，凡在本发明的构思和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。