一种基于钯钴双金属MOF衍生材料及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于食品分析技术领域，具体涉及一种基于钯钴双金属MOF衍生材料及其制备方法、应用。

背景技术

总抗氧化能力(TAC)是衡量清除过量的活性氧自由基(Reactive oxygen radicalspecies，ROS)的能力，是常用于评价抗氧化健康食品质量的关键指标。ROS的产生和增多，将导致细胞衰老和死亡，TAC用来描述不同食物中抗氧化剂清除血液和细胞中有害自由基的能力，而抗氧化剂通常存在于水果、蔬菜、茶和草药中，而一些商业饮料也以抗氧化能力作为卖点吸引消费者，因此测定食品中的TAC具有非常重要的意义。

目前测定TAC的方法包括：FRAP法、菲啉法、ABTS法、二苯基苦基苯肼(DPPH)法、氧化自由基吸收能力测定(ORAC)法等。以上方法中DPPH法和ABTS法较为简便易行，但DPPH、ABTS的化学性质使其偏离生物环境较远；ORAC提供的自由基与生理过程中的自由基具有高度一致性，具有较高的特异性，但其所需实验仪器较为昂贵，且对温度和荧光标记物要求较高，操作难度较大。因此，开发更简单，快速，灵敏度高的方法来定量分析食品中的TAC一直是研究者们研究的兴趣所在。如中国发明专利CN 114705673 A采用MnCo@C NCs类酶比色分析TAC以及中国发明专利CN 111965149 B金纳米簇光诱导类氧化物酶测定TAC。

纳米酶由于其独特的物理化学特性使其成为极具潜力的天然酶代替品，与天然酶相比，纳米酶材料具有稳定性好、结构及其成分可调控，催化活性可调和易于存储等优点，在催化领域展现出了良好的应用前景。但是，获得高催化活性的类酶活性纳米材料仍然是一个挑战，这极大限制了它们的广泛应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于涉及提供一种基于钯钴双金属MOF衍生材料及其制备方法、应用的技术方案。本发明制备得到基于钯钴双金属MOF衍生材料，并通过该材料利用96孔酶标板的全波频扫描型酶标仪代替分光光度计测定处理后样品的TAC,能够在极短的时间内，对批量样品进行快速、准确的测定，从而为商业饮料的TAC研究提供一个快速检测的方法。

本发明具体采用以下技术方案实现：

本发明第一方面提供了一种基于钯钴双金属MOF衍生材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)将苯并咪唑溶解在N，N’-二乙基甲酰胺中，配成溶液A；将氯化钴溶解在N，N’-二乙基甲酰胺中，配成溶液B；将上述溶液A与溶液B搅拌混合均匀，再向混合液中滴加氨水，搅拌，混合成溶液C；

2)将上述溶液C在室温下搅拌，使用乙醇洗涤、离心收集紫色固体，过夜干燥得纳米粒子Co-MOF；

3)将硝酸钯与纳米粒子Co-MOF混合在去离子水中，磁力搅拌，使纳米粒子完全混合吸附，所得产物PdCo-MOF经离心收集，随后用去离子水洗涤数次至中性，冷冻干燥备用；

4)将步骤3)制得的PdCo-MOF和二氰二氨混合，再在石英研钵中研磨均匀，然后将研磨得到的混合物转移到瓷舟中，在氩气气氛中高温热解，得到基于钯钴双金属MOF衍生材料，即PdCo-NC-700。

进一步，所述步骤1)中苯并咪唑的DEF质量浓度为2～3％，苯并咪唑与钴的摩尔比为2～3:1；氨水的添加量为氨水与混合溶液的体积比为1：50～70。

进一步，所述步骤2)中室温下搅拌3～5h。

进一步，所述步骤3)中纳米粒子Co-MOF与硝酸钯的质量比为3～5:1，磁力搅拌的时间为10～18小时。

进一步，所述步骤4)中PdCo-MOF和二氰二氨的质量比为1：5～10；高温热解温度为600～800℃，热解时间为2～3小时，升温速率为5℃/min。

本发明第二方面提供了通过任一上述的制备方法制备得到的基于钯钴双金属MOF衍生材料。

本发明第三方面提供了上述基于钯钴双金属MOF衍生材料在检测商业饮料总抗氧化能力的应用。

本发明第四方面提供了利用上述基于钯钴双金属MOF衍生材料检测商业饮料总抗氧化能力的方法，其包括以下步骤：

(1)建立维生素C的标准曲线

①精确称取维生素C，用蒸馏水配制母液，并稀释成梯度浓度，然后加入醋酸-醋酸钠缓冲液，pH 3.5，0.2M；H

②在37℃孵育20min后，以冰浴水终止反应；

③吸取每份混合物200μL，用全波长扫描型酶标仪在652nm处测定其吸光值A，并同时记录不加标样的空白的吸光度A

(2)饮料处理：将购买的商业饮料先用0.45μm的有机滤膜过滤，然后再用0.22μm的有机滤膜过滤，随后用超纯水稀释一定倍数，确保其TAC值在线性范围内；

(3)待测饮料TAC测定：将步骤(2)中处理的饮料样品，代替步骤(1)中的维生素C溶液，其余操作步骤同步骤(1)，测定待测饮料在652nm处的吸光度值；

(4)总抗氧化能力计算：通过吸光度换算，基于维生素c检测的线性方程计算饮料中维生素c的摩尔当量，再乘以稀释倍数得到真实饮料样本中的TAC值，并用mM/L AA为单位表征TAC，分析待测样品的TAC；

(5)回收率实验：为了进行方法学验证实验，将已知不同浓度的维生素c溶液加入到实际样品中进行测定，得到所测量的等效维生素c值，最后计算维生素c的回收率。

进一步，所述的检测方法中所述步骤(1)中标准曲线方程为：

ΔA＝0.019C

式(1)中，ΔA表示吸光度差值，即ΔA＝A

本发明的技术方案是TAC被定义为每升溶液中维生素C的摩尔当量，因此，应用本发明建立的测定方法计算得到的维生素C当量值可以被用于评估商业饮料中的TAC水平。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明提供了一种基于钯钴双金属MOF衍生材料用于饮料的TAC的快速检测分析的方法，钯钴双金属MOF衍生材料属于纳米材料，具有较大的比表面积和催化活性位点。该材料制备方法简单、成本低、稳定性高、环境友好等优点，适于大规模制备。且检测过程中所需新型复合材料PdCo-NC-700用量少，每个样(200uL体系)仅需4μg就可以高效催化，大大降低检测成本，且检测灵敏度高，响应时间短，该方法在1-3min之内，就能观察到肉眼可见的颜色变化，极大缩短检测时间。可视化的特点可实现现场应用定量或定性检测，快速，便捷，有着很好的使用价值和市场前景。

附图说明

图1为本发明实施例1中制备的PdCo-NC-700复合纳米材料的扫描电镜图；

图2为本发明实施例1中不同浓度维生素c与吸光度值变化的检测线性回归图；

图3为饮料中不同添加剂对测定TAC的影响图；

图4为本发明实施例1制备的PdCo-NC复合纳米材料的10次重复性评估图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实验步骤对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中，若无特别说明，所采用的原料和仪器均为市售。

一种基于钯钴双金属MOF衍生材料的制备方法，其具体包括以下步骤：

1)将苯并咪唑溶解在N，N’-二乙基甲酰胺(DEF)中，配成溶液A；将氯化钴溶解在N，N’-二乙基甲酰胺(DEF)中，配成溶液B；将上述溶液A与溶液B搅拌混合均匀，再向混合液中滴加氨水，搅拌，混合成溶液C；其中苯并咪唑的DEF质量浓度为2～3％，苯并咪唑与钴的摩尔比为2～3:1；氨水的添加量为氨水与混合溶液的体积比为1：50～70；

2)将上述溶液C在室温下搅拌3～5h，使用乙醇洗涤、离心收集紫色固体，70℃过夜干燥得纳米粒子Co-MOF；

3)将硝酸钯与纳米粒子Co-MOF混合在50ml去离子水中，纳米粒子Co-MOF与硝酸钯的质量比为3～5:1,磁力搅拌10～18小时，使纳米粒子完全混合吸附，所得产物PdCo-MOF经离心收集，随后用去离子水洗涤数次至中性，冷冻干燥备用；

4)将步骤3)制得的PdCo-MOF和二氰二氨混合，PdCo-MOF和二氰二氨的质量比为1：5～10，再在石英研钵中研磨均匀，然后将研磨得到的混合物转移到瓷舟中，在氩气气氛中高温热解，高温热解温度为600～800℃，热解时间为2～3小时,升温速率为5℃/min，得到基于钯钴双金属MOF衍生材料，即PdCo-NC-700。

实施例1：PdCo-MOF衍生材料的制备：

①将0.47g苯并咪唑溶解在20mL的N，N’-二乙基甲酰胺中，再将0.44g的氯化钴分开溶解在7.5mL的N，N’-二乙基甲酰胺中。将上述两种溶液在搅拌条件下均匀混合10min，然后向混合溶液中滴加0.6mL氨水。在室温下搅拌3h后，混合物最终变色紫色悬浮液。将紫色悬浮液使用乙醇洗涤三次离心收集到样品，然后在70℃下过夜干燥得到Co-MOF。

②将①制得的纳米粒子Co-MOF与硝酸钯以质量比3:1，混合在50mL去离子水中，磁力搅拌12小时，使纳米粒子完全混合吸附，所得产物PdCo-MOF经离心收集，随后用去离子水洗涤数次至中性，冷冻干燥备用。

③将②中制得的PdCo-MOF和二氰二氨按1:5的质量比混合，然后在石英研钵中研磨均匀。然后将研磨得到的混合物转移到瓷舟中，在700℃氩气气氛中热解2h，升温速率为5℃/min,得到PdCo-NC-700。如图1所示，为PdCo-NC-700复合纳米材料的扫描电镜图，PdCo-NC-700复合纳米材料为花絮状结构。

实施例2：利用实施例制得的PdCo-NC-700检测商业饮料总抗氧化能力的方法

(1)建立维生素C的标准曲线：

①精确称取维生素C，用蒸馏水配制母液，并稀释成梯度浓度，然后加入醋酸-醋酸钠缓冲液(pH 3.5，0.2M)、H

②在37℃孵育20min后，以冰浴水终止反应。

③吸取每份混合物200μL，用全波长扫描型酶标仪在652nm处测定其吸光值并计算出标准曲线。

图2为本实施例中不同浓度维生素与吸光度差值ΔA的检测线性曲线，由图2所知，光度差值ΔA随着维生素c浓度的增加而增加，且吸光度差值ΔA与AA浓度呈现良好的线性关系。

标准曲线为ΔA＝0.019C

(2)饮料处理：将购买的商业饮料先用0.45μm的有机滤膜过滤，然后再用0.22μm的有机滤膜过滤，随后用超纯水稀释10倍，确保维生素C的含量在线性范围内。

(3)待测饮料TAC测定：将步骤(2)中处理的饮料样品，代替步骤(1)中的维生素C溶液，其余操作步骤同步骤1，测定待测饮料在652nm处的吸光度值。

(4)待测饮料TAC计算：通过吸光度换算，基于维生素c检测的线性方程计算饮料中维生素c的摩尔当量，再乘以稀释倍数，得到真实饮料样本中的TAC值。

(5)回收率实验：将已知不同浓度的维生素c溶液加入到实际样品中进行测定，得到所测量的等效维生素c值，最后计算维生素c的回收率。(下表所示)

(6)抗干扰能力考察

在使用本发明制备新材料测定方法分析评估真实的饮料中的TAC水平前，探究了一些饮料中的添加剂对PdCo-NC/TMB/H

(7)重复性考察

评估实施例1的PdCo-NC复合纳米材料的重复性，将实施例1的PdCo-NC复合纳米材料进行独立重复10次测试，结果如图4所示。由图4可知，10次独立性酶活测试几乎没有发生明显变化，说明本发明的PdCo-NC复合纳米材料具有良好的重复性和稳定性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。