CN114018888A - 一种基于糠醛功能化碳量子点检测多菌灵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于糠醛功能化碳量子点检测多菌灵的方法，属于农药检测技术领域，包括：将样本与碱溶液混合后进行水浴，得到水浴液；将得到的水浴液与糠醛功能化碳量子点溶液、酸溶液混合后进行反应，得到反应物；将得到的反应物在350nm的激发光波长下检测荧光强度，得到荧光淬灭效率，将所述荧光淬灭效率代入线性方程中，得到样本中的多菌灵浓度，所述荧光淬灭效率＝(F0‑F)/F0，其中：F0：多菌灵浓度为0时的荧光强度，F：样本中多菌灵测得的荧光强度；线性方程：y＝0.005x+0.083，y为荧光淬灭效率；x为样本中多菌灵浓度，单位为mg/L。采用本发明提供的方法，多菌灵的最低检测限为1.07μg/L。

Description

一种基于糠醛功能化碳量子点检测多菌灵的方法
技术领域
本发明属于农药检测技术领域，尤其涉及一种基于糠醛功能化碳量子点检测多菌灵的方法。
背景技术
农药残留分析技术为食品安全提供了一个保护性的屏障。目前，依赖于大型仪器的传统检测方法具有优异的分离性能和准确性，包括：气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)、色谱与质谱串联技术等。然而，这些技术需要昂贵的仪器、专业的技术人员和复杂的预处理操作，这些限制了它们的应用。因此，为了改善这些问题，需要开发更快速、便捷的检测技术。
多菌灵是一种广谱、低毒性的苯并咪唑类杀菌剂，在杀菌剂的使用中需求量非常高。即使是长期摄入，它也会影响人们的身体健康。因此，开发高效的分析方法来检测环境和农产品中的多菌灵非常关键。多菌灵检测技术有很多，如设计了一种环糊精功能化的金纳米离子，它能够与多菌灵反应生成包合物，开发了借助SERS检测多菌灵的技术。探针的制备过程中涉及到危险性极强的叠氮化钠，反应条件也不是很温和，成本高，该方法的灵敏度也存在缺陷(检出限为9.56mg/L)。因此，需要寻找更低灵敏度的方法来检测多菌灵。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于糠醛功能化碳量子点检测多菌灵的方法，采用本发明提供的方法，多菌灵的最低检测限为1.07μg/L。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种基于糠醛功能化碳量子点检测多菌灵的方法，包括以下步骤：
1)将样本与碱溶液混合后进行水浴，得到水浴液；
2)将所述步骤1)得到的水浴液与糠醛功能化碳量子点溶液、酸溶液混合后进行反应，得到反应物；
所述糠醛功能化碳量子点溶液中糠醛功能化碳量子点的结构如式I所示：
Figure BDA0003342941450000021
3)将所述步骤2)得到的反应物在350nm的激发光波长下检测荧光强度，得到荧光淬灭效率，将所述荧光淬灭效率代入线性方程中，得到样本中的多菌灵浓度；所述荧光淬灭效率＝(F0-F)/F0，其中：F0：多菌灵浓度为0时的荧光强度，F：样本中多菌灵测得的荧光强度；
线性方程：y＝0.005x+0.083，y为荧光淬灭效率；x为样本中多菌灵浓度，单位为mg/L。
优选的，所述步骤1)碱溶液包括扩氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的浓度为3～5M。
优选的，所述样本与碱溶液的体积比为200:1。
优选的，所述步骤1)水浴的条件包括：水浴的温度为75℃，水浴的时间为15min。
优选的，所述步骤2)糠醛功能化碳量子点溶液的浓度为100mg/L。
优选的，所述步骤2)酸溶液包括乙酸溶液，所述乙酸溶液的溶剂为乙醇，所述乙酸与乙醇的体积比为1:9。
优选的，所述水浴液与糠醛功能化碳量子点溶液、酸溶液的体积比为2:200:1。
优选的，所述步骤2)反应的条件包括：反应的温度为50℃，反应的时间为3min。
优选的，所述步骤1)水浴后再与酸溶液混合，得到水浴液；
所述酸溶液包括盐酸溶液，所述盐酸溶液的浓度为3M。
优选的，所述酸溶液与碱溶液的体积比为2:1。
本发明提供了一种基于糠醛功能化碳量子点检测多菌灵的方法，包括以下步骤：1)将样本与碱溶液混合后进行水浴，得到水浴液；2)将所述步骤1)得到的水浴液与糠醛功能化碳量子点溶液、酸溶液混合后进行反应，得到反应物；所述糠醛功能化碳量子点溶液中糠醛功能化碳量子点的结构如式I所示：3)将所述步骤2)得到的反应物在350nm的激发光波长下检测荧光，得到荧光淬灭效率，将所述荧光淬灭效率代入线性方程中，得到样本中的多菌灵浓度；线性方程：y＝0.005x+0.083，y为荧光淬灭效率；x为样本中多菌灵浓度，单位为mg/L。
本发明检测多菌灵的机理是：
多菌灵在碱性条件下水解生成2-氨基苯并咪唑，糠醛功能化碳量子点与2-氨基苯并咪唑反应生成席夫碱(schiff)结构，形成大的共轭体系，从而引起荧光的显著变化，通过公式计算得到样本中的多菌灵浓度；
具体如下：
1、利用酰胺化反应，在碳量子点的表面修饰糠醛化合物；
Figure BDA0003342941450000031
2、多菌灵在碱性条件下水解生成2-氨基苯并咪唑；
Figure BDA0003342941450000032
3、糠醛功能化碳量子点与2-氨基苯并咪唑反应生成schiff结构，形成大的共轭体系，从而引起荧光的显著变化。
Figure BDA0003342941450000033
本发明的有益效果：采用本发明提供的方法，多菌灵的最低检测限为1.07μg/L。
附图说明
图1-a为多菌灵水解产物(2-氨基苯并咪唑)标样的液相色谱；
图1-b为多菌灵原药的液相色谱；
图1-c为多菌灵碱性水解后得到的液相色谱；
图2为不同浓度的2-氨基苯并咪唑与糠醛功能化碳量子点作用结果；
图3为不同浓度的多菌灵碱解后与糠醛功能化碳量子点作用结果；
图4为多菌灵标准曲线方程；
图5为本发明检测方法的技术原理图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于糠醛功能化碳量子点检测多菌灵的方法，包括以下步骤：
1)将样本与碱溶液混合后进行水浴，得到水浴液；
2)将所述步骤1)得到的水浴液与糠醛功能化碳量子点溶液、酸溶液混合后进行反应，得到反应物；
所述糠醛功能化碳量子点溶液中糠醛功能化碳量子点的结构如式I所示：
Figure BDA0003342941450000041
3)将所述步骤2)得到的反应物在350nm的激发光波长下检测荧光强度，得到荧光淬灭效率，将所述荧光淬灭效率代入线性方程中，得到样本中的多菌灵浓度；所述荧光淬灭效率＝(F0-F)/F0，其中：F0：多菌灵浓度为0时的荧光强度，F：样本中多菌灵测得的荧光强度；
线性方程：y＝0.005x+0.083，y为荧光淬灭效率；x为样本中多菌灵浓度，单位为mg/L。
本申请将样本与碱溶液混合后进行水浴，得到水浴液。
本发明对所述样本的处理方法没有特殊限定，采用本领域技术人员常规处理检测多菌灵样本的方法即可。
在本发明中，所述碱溶液优选包括扩氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的浓度优选为3～5M。在本发明中，所述碱溶液将多菌灵水解为2-氨基苯并咪唑。在本发明中，所述样本与碱溶液的体积比优选为200:1。在本发明中，所述水浴的条件优选包括：水浴的温度为75℃，水浴的时间为15min。本发明优选水浴后再与酸溶液混合，得到水浴液；所述酸溶液优选包括盐酸溶液，所述盐酸溶液的浓度优选为3M，所述酸溶液与碱溶液的体积比优选为2:1，添加酸是为了中和反应剩余的碱。
本发明将得到的水浴液与糠醛功能化碳量子点溶液、酸溶液混合后进行反应，得到反应物；所述糠醛功能化碳量子点溶液中糠醛功能化碳量子点的结构如式I所示：
Figure BDA0003342941450000051
在本发明中，所述糠醛功能化碳量子点溶液的浓度为100mg/L，所述糠醛功能化碳量子点的溶剂优选包括去离子水。在本发明中，所述糠醛功能化碳量子点的制备方法优选包括：
1)取2g柠檬酸、1g L-半胱氨酸溶解于5mL去离子水中，置于聚四氟乙烯的内胆里，放在烘箱里70℃蒸发12小时至粘稠状。然后将粘稠状液体置于高压反应釜中，以10℃min-1升温至200℃反应3小时，自然冷却后得到黑色粘稠状产物，并用200mL去离子水溶解，并用1M的NaOH溶液调节pH至7。最后将溶液置于3500Da的透析袋中，透析72小时，每隔6小时换一次水，得到碳量子点；
2)取30mL上述100mg/L的碳量子点溶液于100mL单口烧瓶中，先加入50mg的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)以及50mg的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，常温剧烈搅拌5分钟，使催化剂活化。然后迅速加入80mg的5-甲酰基呋喃-2-羧酸，剧烈搅拌，常温反应12小时。反应结束后，将产物置于3500Da的透析袋中，透析24小时，每隔6小时换一次水，得到糠醛功能化碳量子点。
在本发明中，所述酸溶液优选包括乙酸溶液，所述乙酸溶液的溶剂优选为乙醇，所述乙酸与乙醇的体积比优选为1:9。在本发明中，所述水浴液与糠醛功能化碳量子点溶液、酸溶液的体积比优选为2:200:1。在本发明中，所述反应的条件优选包括：反应的温度为50℃，反应的时间为3min。
本发明将得到的反应物在350nm的激发光波长下检测荧光强度，得到荧光淬灭效率，将所述荧光淬灭效率代入线性方程中，得到样本中的多菌灵浓度；所述荧光淬灭效率＝(F0-F)/F0，其中：F0：多菌灵浓度为0时的荧光强度，F：样本中多菌灵测得的荧光强度；
线性方程：y＝0.005x+0.083，y为荧光淬灭效率；x为样本中多菌灵浓度，单位为mg/L。
在本发明中，所述线性方程：R2:0.976；LOD：1.07μg/L；LQD：3.56μg/L。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
糠醛功能化碳量子点的制备方法：
1)S、N掺杂碳量子点的制备：
取2g柠檬酸、1g L-半胱氨酸溶解于5mL去离子水中，置于聚四氟乙烯的内胆里，放在烘箱里70℃蒸发12小时至粘稠状。然后将粘稠状液体置于高压反应釜中，以10℃min-1升温至200℃反应3小时，自然冷却后得到黑色粘稠状产物，并用200mL去离子水溶解，并用1M的NaOH溶液调节pH至7。最后将溶液置于3500Da的透析袋中，透析72小时，每隔6小时换一次水
2、糠醛功能化碳量子点的制备：
取30mL上述碳量子点溶液于100mL单口烧瓶中，先加入50mg的EDC以及50mg的NHS，常温剧烈搅拌5分钟，使催化剂活化。然后迅速加入80mg的5-甲酰基呋喃-2-羧酸，剧烈搅拌，常温反应12小时。反应结束后，将产物置于3500Da的透析袋中，透析24小时，每隔6小时换一次水，得到糠醛功能化碳量子点。
实施例2
多菌灵碱性水解的研究：
取1mL多菌灵的待测溶液(200mg/L)于2mL离心管中，加入50μLNaOH溶液(5M)，在75℃条件下水浴反应15分钟。反应结束后，加入100μLHCl溶液(3M)用以中和过量的碱。将得到的溶液进行液相色谱测试，结果见图1-a～图1-c。
液相色谱分析条件：
流动相：起始时缓冲液(0.1％甲酸-10mmol/L乙酸铵)/甲醇＝90/10，15分钟内缓冲液(0.1％甲酸-10mmol/L乙酸铵)/甲醇＝40/60，停止时间15分钟；
流速：0.5mL/min；
色谱柱：AglientXDB-C18 4.6mm×150mm，5μm；
柱温：25℃；
进样体积：10μL；
波长：275nm。
从图1-a～图1-c中可以得出，多菌灵在碱性条件下水解生成了2-氨基苯并咪唑，其中，图1-a是2-氨基苯并咪唑标准品；图1-b是没加碱后的检测结果；图1-c是加入5MNaOH的检测结果。
实施例3
将不同浓度的2-氨基苯并咪唑与糠醛功能化碳量子点(实施例1制备)作用：
取1mL糠醛功能化碳量子点溶液(100mg/L)于2mL离心管中，分别加入一系列浓度的2-氨基苯并咪唑(0、0.1、1、5、10、50mg/L)，再加入50μL 10％乙酸(溶于无水乙醇)用于催化Schiff的制备，在50℃条件下反应3分钟。在350nm的激发光波长下进行荧光测试。结果见图2。
从图2中可以得出，随着2-氨基苯并咪唑浓度升高，荧光逐渐发生淬灭，图2中从上到下浓度依次为0、0.1、1、5、10、50mg/L。
实施例4
将不同浓度的多菌灵碱解后与糠醛功能化碳量子点(实施例1制备)作用：
取1mL多菌灵的待测溶液(0、0.01、0.05、0.1、1、5、10、50mg/L)于2mL离心管中，加入50μLNaOH溶液(5M)，在75℃条件下水浴反应15分钟。反应结束后，加入100μLHCl溶液(3M)用以中和过量的碱，记为溶液(1)。取1mL糠醛功能化碳量子点溶液(100mg/L)于2mL离心管中，加入溶液(1)后，再加入50μL 10％乙酸(溶于无水乙醇)用于催化Schiff的制备，在50℃条件下反应3分钟。在350nm的激发光波长下进行荧光测试。结果见图3，从上到下浓度依次为0、0.01、0.05、0.1、1、5、10、50mg/L。
从图3中可以得出，随着多菌灵浓度升高，荧光逐渐发生淬灭。
实施例5
取1mL多菌灵的待测溶液(0、0.01、0.05、0.1、1、5、10、50mg/L)于2mL离心管中，加入50μLNaOH溶液(5M)，在75℃条件下水浴反应15分钟。反应结束后，加入100μL HCl溶液(3M)用以中和过量的碱，记为溶液(1)。取1mL糠醛功能化碳量子点溶液(实施例1制备)(100mg/L)于2mL离心管中，加入溶液(1)后，再加入50μL 10％乙酸(溶于无水乙醇)用于催化Schiff的制备，在50℃条件下反应3分钟。在350nm的激发光波长下进行荧光测试。以样本中多菌灵的浓度(mg/L)为横坐标，荧光淬灭效率(F0-F)/F0为纵坐标，绘制标准曲线，F0：多菌灵浓度为0时的荧光强度，F：样本中多菌灵测得的荧光强度；结果见图4。
标准曲线：y＝0.005x+0.083，其中：y为荧光淬灭效率(F0-F)/F0，x为多菌灵浓度(mg/L)；
线性范围：0.01～5mg/L；
R2：0.976；
LOD：1.07μg/L；
LOQ：3.56μg/L。
实施例6
将多菌灵添加到自来水样本中，浓度分别为0.05、0.5、5mg/L，按照“实施例5”的步骤对自来水样本中的多菌灵进行检测。结果见表1。
表1对自来水样本中多菌灵的检测结果
Figure BDA0003342941450000081
从表1中可以得出，检测的添加回收率在96.7％～108.3％之间，相对标准偏差在3.1％～5.9％之间。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于糠醛功能化碳量子点检测多菌灵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将样本与碱溶液混合后进行水浴，得到水浴液；
2)将所述步骤1)得到的水浴液与糠醛功能化碳量子点溶液、酸溶液混合后进行反应，得到反应物；
所述糠醛功能化碳量子点溶液中糠醛功能化碳量子点的结构如式I所示：
Figure FDA0003342941440000011
3)将所述步骤2)得到的反应物在350nm的激发光波长下检测荧光强度，得到荧光淬灭效率，将所述荧光淬灭效率代入线性方程中，得到样本中的多菌灵浓度；所述荧光淬灭效率＝(F0-F)/F0，其中：F0：多菌灵浓度为0时的荧光强度，F：样本中多菌灵测得的荧光强度；
线性方程：y＝0.005x+0.083，y为荧光淬灭效率；x为样本中多菌灵浓度，单位为mg/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)碱溶液包括扩氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的浓度为3～5M。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述样本与碱溶液的体积比为200:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)水浴的条件包括：水浴的温度为75℃，水浴的时间为15min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)糠醛功能化碳量子点溶液的浓度为100mg/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)酸溶液包括乙酸溶液，所述乙酸溶液的溶剂为乙醇，所述乙酸与乙醇的体积比为1:9。
7.根据权利要求1、5或6所述的方法，其特征在于，所述水浴液与糠醛功能化碳量子点溶液、酸溶液的体积比为2:200:1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)反应的条件包括：反应的温度为50℃，反应的时间为3min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)水浴后再与酸溶液混合，得到水浴液；
所述酸溶液包括盐酸溶液，所述盐酸溶液的浓度为3M。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述酸溶液与碱溶液的体积比为2:1。
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