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《食品科學(xué)》:四川輕化工大學(xué)徐煒楨博士等:Au-AgI二聚體納米顆粒比色水凝膠傳感器快速檢測(cè)白酒中氰化物

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白酒作為中華民族傳承千年的傳統(tǒng)蒸餾酒,其質(zhì)量安全不僅關(guān)乎公眾健康,更事關(guān)這一飲食文化的綿延賡續(xù)。氰化物作為一種劇毒物質(zhì),可以通過(guò)抑制細(xì)胞色素氧化酶導(dǎo)致組織缺氧,短時(shí)間內(nèi)即可引起呼吸衰竭、中毒甚至死亡;長(zhǎng)期暴露在低劑量氰化物的環(huán)境中也會(huì)導(dǎo)致智力衰退、帕金森綜合征等神經(jīng)系統(tǒng)損傷癥狀。白酒中的氰根離子(CN-)主要源于原料中的氰苷類物質(zhì)(如木薯、高粱等含有的苦杏仁苷)在發(fā)酵和蒸餾過(guò)程水解形成氰酸,部分以CN-形式殘留于酒體,并與酒體中陽(yáng)離子結(jié)合形成氰化物;此外,使用受CN-污染的生產(chǎn)用水也會(huì)導(dǎo)致酒中CN-含量超標(biāo)。我國(guó)現(xiàn)行GB 2757—2012《蒸餾酒及其配制酒》中規(guī)定,蒸餾酒及配制酒中氰化物(以HCN計(jì))的含量不得高于8.0 mg/L。世界衛(wèi)生組織也將飲用水中氰化物的每日耐受攝入量(TDI)設(shè)定為0.045 mg/kg mb,短期暴露的健康指導(dǎo)值限定為0.5 mg/L。鑒于公眾對(duì)白酒安全性及自身健康的擔(dān)憂,同時(shí)我國(guó)酒類商品需求巨大,開(kāi)發(fā)可通過(guò)肉眼快速識(shí)別并結(jié)合智能手機(jī)輔助的現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)氰化物檢測(cè)方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前,分光光度法、氣相色譜-質(zhì)譜法、液相色譜法等檢測(cè)技術(shù)雖已建立標(biāo)準(zhǔn)化的檢測(cè)流程,在氰化物含量測(cè)定中展現(xiàn)出優(yōu)異的靈敏度和準(zhǔn)確性,但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在明顯的局限性。因?yàn)檫@些方法高度依賴實(shí)驗(yàn)室大型儀器設(shè)備,樣品前處理步驟繁瑣冗長(zhǎng),且對(duì)操作人員的專業(yè)技能要求苛刻,難以滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)需求。近年來(lái),光學(xué)傳感器因其操作簡(jiǎn)單、成本低廉、響應(yīng)快速等優(yōu)勢(shì),成為分析檢測(cè)領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。其通過(guò)顏色變化實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物檢測(cè)的特性,為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)提供了新思路。其中,金納米顆粒(Au NPs)與銀納米顆粒(Ag NPs)因其獨(dú)特的局域表面等離子體共振(LSPR)效應(yīng)、較大的比表面積以及易于功能化修飾的特點(diǎn),被廣泛用于開(kāi)發(fā)光學(xué)傳感探針。如Rajamanikandan等利用半胱氨酸修飾的Au NPs(Cys-Au NPs)結(jié)合智能手機(jī)成像,實(shí)現(xiàn)了CN-現(xiàn)場(chǎng)比色檢測(cè),檢測(cè)限(LOD)低至0.16 μmol/L。Truong等通過(guò)β-環(huán)糊精修飾金/銀雙金屬合金納米顆粒對(duì)CN-進(jìn)行檢測(cè),LOD為0.24 nmol/L。此外,Budlayan等合成的聚乙烯醇/殼聚糖/Au NPs復(fù)合材料、Azizi等構(gòu)建的Ag NPs比色檢測(cè)傳感器以及Liu Chengyu等使用的聚山梨酯修飾Au NPs均在氰化物檢測(cè)中展現(xiàn)出高靈敏度與良好的線性關(guān)系。然而,這些方法需要進(jìn)行復(fù)雜的修飾,材料對(duì)檢測(cè)環(huán)境要求高,響應(yīng)速度較慢,極大程度地限制了其在實(shí)時(shí)檢測(cè)場(chǎng)景中的應(yīng)用。因此,研發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)可視化氰化物檢測(cè)方法,成為突破當(dāng)前檢測(cè)瓶頸、提升現(xiàn)場(chǎng)篩查效率的關(guān)鍵方向。

瓊脂水凝膠憑借其三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、制備簡(jiǎn)單,且具有良好的生物相容性等特性,可作為檢測(cè)探針的良好載體,因此,近年來(lái)瓊脂水凝膠被廣泛應(yīng)用于比色傳感器的構(gòu)建。其中,Nejad等基于銅納米顆粒和摻雜氮的碳量子點(diǎn)固定在瓊脂水凝膠中用于乙烯氣體的檢測(cè),依托瓊脂水凝膠內(nèi)部豐富的多孔結(jié)構(gòu),乙烯可高效擴(kuò)散,同時(shí)探針也能被穩(wěn)定固定,所構(gòu)建的檢測(cè)平臺(tái)表現(xiàn)出較高的靈敏度,LOD為9.94 μmol/L。Chang Rong等利用瓊脂水凝膠的豐富孔隙將Ag NPs均勻分散在其內(nèi)部,由此產(chǎn)生大量高活性的柔性表面增強(qiáng)拉曼散射區(qū)域,提高了傳感器的靈敏度,并成功應(yīng)用于奶粉中三聚氰胺和青霉素G鈉的微量檢測(cè)。此外,Xu Qingyu等以瓊脂水凝膠為載體,基于纖維素的熒光探針用于檢測(cè)食物和水中的甲醛,其LOD低至2.97 μmol/L。綜上所述,瓊脂水凝膠既能高效富集檢測(cè)目標(biāo)分子,又可牢固錨定納米探針,已成為構(gòu)建高靈敏比色傳感平臺(tái)的理想載體。

四川輕化工大學(xué)食品與釀酒工程學(xué)院的劉諾宇、徐煒楨*和山西省中藥材集團(tuán)有限公司的高星等以瓊脂水凝膠為三維多孔基質(zhì),金-碘化銀二聚體納米顆粒(Au-AgI NPs)為特異性識(shí)別探針,制備一種高靈敏可視化比色水凝膠貼片,用于實(shí)現(xiàn)對(duì)白酒中CN-的快速檢測(cè),旨在突破現(xiàn)有檢測(cè)方法對(duì)大型儀器的依賴及復(fù)雜修飾的限制,開(kāi)發(fā)操作簡(jiǎn)便、響應(yīng)快速、可現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的白酒中CN-檢測(cè)技術(shù),為保障白酒質(zhì)量安全與消費(fèi)者健康提供創(chuàng)新性解決方案。


1 Au-AgI NPs探針的合成及表征

為獲得Au-AgI NPs探針,本研究首先通過(guò)托倫斯反應(yīng)在Au NPs上沉積銀殼,然后加入碘單質(zhì)將銀殼氧化形成碘化銀。如圖1a紫外-可見(jiàn)光譜(UV-Vis)所示,Au NPs的原始LSPR波長(zhǎng)為527 nm,而鍍銀后則藍(lán) 移至504 nm。經(jīng)過(guò)銀鍍層和碘單質(zhì)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變后,形成的異二聚體納米顆粒呈現(xiàn)顯著的LSPR光譜變化,在611 nm和422 nm波長(zhǎng)處出現(xiàn)新的特征吸收峰,其中422 nm波長(zhǎng)處的吸收峰歸因于AgI的帶隙躍遷。如圖1b所示,TEM圖像直觀展示了二聚體結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)出一個(gè)深色核心與一個(gè)淺色附著區(qū)域構(gòu)成的典型異質(zhì)形態(tài)。結(jié)合圖1c可見(jiàn),Ag元素和I元素特異性富集于Au顆粒的一側(cè),證實(shí)了Au-AgI NPs異二聚體結(jié)構(gòu)被成功構(gòu)建。







為深入明確納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成,本研究采用XRD和XPS進(jìn)行深度表征。如圖1d所示,XRD圖譜中38.0°、44.5°、64.0°和77.5°處的衍射峰分別對(duì)應(yīng)Au的(110)、(200)、(220)和(311)晶面;22.3°、23.8°、26.0°、32.6°、39.2°和46.0°處的衍射峰分別與AgI的(100)、(002)、(101)、(102)、(111)和(112)晶面匹配,表明復(fù)合納米材料中同時(shí)存在Au和AgI的晶格。如圖1e所示,在368、374 eV處出現(xiàn)Ag 3d特征峰,在619、631 eV處出現(xiàn)I 3d特征峰,證實(shí)在復(fù)合納米材料中存在Ag+和I-,表明Ag與I以AgI化合物形式存在,這與XRD結(jié)果相互印證。上述表征結(jié)果充分表明本研究成功制備了Au-AgI NPs。

2 Au-AgI NPs探針檢測(cè)CN-的機(jī)理

為了探究Au-AgI NPs探針檢測(cè)CN-過(guò)程中的反應(yīng)機(jī)理,本研究對(duì)反應(yīng)前后的Au-AgI NPs探針進(jìn)行了UVVis、TEM、XRD和XPS分析。如圖2a所示,Au-AgI NPs在611 nm和422 nm波長(zhǎng)處有兩個(gè)特征吸收峰,其水溶液為藍(lán)綠色,當(dāng)加入200 μmol/L CN-后,其吸收峰波長(zhǎng)顯著藍(lán)移至538 nm處,且422 nm波長(zhǎng)處的特征峰完全消失,溶液顏色變?yōu)榧t色,該光譜特征變化反映了體系中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。從圖2b、c可以看出,Au-AgI NPs上的AgI聚集體完全消失;圖1c、2d進(jìn)一步證實(shí),反應(yīng)后Au-AgI NPs表面的Ag和I元素含量顯著降低。上述結(jié)果表明,CN-與Au-AgI NPs異二聚體發(fā)生特異性反應(yīng),導(dǎo)致材料表面形貌發(fā)生改變,進(jìn)而引發(fā)LSPR特性改變。











XRD結(jié)果進(jìn)一步揭示了反應(yīng)過(guò)程中的物相變化(圖2e)。當(dāng)Au-AgI NPs與200 μmol/L CN-反應(yīng)后,對(duì)應(yīng)AgI晶面(22.3°、23.8°、26.0°、32.6°、39.2°和46.0°)的衍射峰強(qiáng)度顯著降低甚至消失,而Au單質(zhì)晶面(38.0°、44.5°、64.0°和77.5°)的衍射峰強(qiáng)度保持穩(wěn)定。這一現(xiàn)象表明,反應(yīng)過(guò)程中AgI組分被選擇性消耗,而Au NPs結(jié)構(gòu)保持完整,證實(shí)了CN-對(duì)AgI的特異性作用。XPS結(jié)果從電子結(jié)構(gòu)層面驗(yàn)證了上述結(jié)論(圖2f),反應(yīng)前的Au-AgI NPs在結(jié)合能368、374 eV處出現(xiàn)Ag 3d特征峰,在619、631 eV處呈現(xiàn)I 3d特征峰,表明AgI存在。而反應(yīng)后的XPS全譜顯示,I 3d和Ag 3d的特征峰面積顯著下降,進(jìn)一步證實(shí)了AgI聚集體在反應(yīng)過(guò)程中的消耗。在I 3d和Ag 3d的精細(xì)譜圖中發(fā)現(xiàn),I-和Ag+的分峰面積在反應(yīng)后顯著降低(圖2g、h),進(jìn)一步佐證了反應(yīng)后Au-AgI NPs表面的AgI聚集體顯著減少的觀點(diǎn)。值得注意的是,該結(jié)果與Chen Shuai等利用石墨烯量子點(diǎn)/Ag NPs檢測(cè)H2O2和葡萄糖時(shí)觀察到的現(xiàn)象高度一致,即反應(yīng)后Ag的XRD晶格信號(hào)消失、XPS結(jié)合能峰值降低,二者均表明反應(yīng)機(jī)制為刻蝕反應(yīng)。綜合XRD與XPS結(jié)果,本研究中Au-AgI NPs對(duì)CN-的檢測(cè)過(guò)程可歸因于CN-誘導(dǎo)的AgI刻蝕反應(yīng):AgI+2CN-→Ag(CN)2-+I-,該過(guò)程使得材料表面結(jié)構(gòu)重構(gòu),進(jìn)而引發(fā)Au-AgI NPs的LSPR改變,引起該檢測(cè)體系的顏色發(fā)生變化。因此,Au-AgI NPs可通過(guò)LSPR特性變化實(shí)現(xiàn)對(duì)CN-的比色檢測(cè)。

3 條件優(yōu)化

在化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)體系的溫度是影響反應(yīng)速度的重要因素之一;反應(yīng)時(shí)間對(duì)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)度有著重要影響,直接決定了方法的響應(yīng)效果,對(duì)反應(yīng)時(shí)間精準(zhǔn)控制可以兼顧反應(yīng)效果和反應(yīng)效率;pH值是決定納米顆粒穩(wěn)定性至關(guān)重要的因素;探針濃度會(huì)影響檢測(cè)方法的靈敏性,合適的濃度有利于探針對(duì)檢測(cè)靶標(biāo)的特異性響應(yīng)。為了獲得Au-AgI NPs探針對(duì)CN-響應(yīng)最佳傳感性能,采用單一變量法對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化,包括反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)體系pH值和Au-AgI NPs水凝膠中的探針濃度。如圖3a所示,當(dāng)CN-濃度分別為50 μmol/L和100 μmol/L時(shí),在5 個(gè)溫度(13.0、20.0、30.0、40.0、50.0 ℃)條件下,Au-AgI NPs紫外吸收峰的藍(lán)移程度基本保持一致。該結(jié)果表明,在13.0~50.0 ℃的溫度范圍內(nèi),反應(yīng)溫度對(duì)Au-AgI NPs探針檢測(cè)CN-的響應(yīng)效果影響不顯著。如圖3b所示,所有CN-濃度(5、15、50、75、100 μmol/L)條件下,Au-AgI NPs溶液的紫外吸收峰偏移量均在10 s達(dá)到最大值,10 s之后峰偏移量均無(wú)明顯變化,這表明CN-與Au-AgI NPs的反應(yīng)可在10 s內(nèi)迅速完成。如圖3c所示,當(dāng)pH值為7時(shí),Au-AgI NPs溶液與100 μmol/L CN-溶液反應(yīng)后的特征峰藍(lán)移量達(dá)到最大值(69 nm),顯著高于其他條件下的數(shù)值。如圖3d所示,在不同OD值下制備水凝膠,觀察其與35 μmol/L和70 μmol/L CN-溶液反應(yīng)后的R/(G+B)值變化可知,當(dāng)OD值在0.5~1.5范圍內(nèi)時(shí),35 μmol/L CN-體系的R/(G+B)值隨OD值升高從0.357±0.007逐漸增至0.393±0.006,70 μmol/L CN-體系的R/(G+B)值則從0.522±0.009增至0.600±0.007;兩種CN-濃度下,水凝膠的R/(G+B)值均在OD值為1.5時(shí)達(dá)到最大值,而當(dāng)OD值超過(guò)1.5后,該值顯著下降。結(jié)果表明,Au-AgI NPs水凝膠中探針的最佳濃度對(duì)應(yīng)OD值為1.5。






綜上所述,最佳反應(yīng)條件:反應(yīng)時(shí)間為10 s、pH值為7、反應(yīng)溫度為13.0~50.0 ℃、Au-AgI NPs水凝膠中探針的最佳濃度對(duì)應(yīng)OD值為1.5。

4 Au-AgI NPs探針檢測(cè)CN-的靈敏度

為開(kāi)發(fā)便攜式比色檢測(cè)CN-的水凝膠貼片,本研究首先對(duì)Au-AgI NPs溶液的檢測(cè)性能進(jìn)行評(píng)估。如圖4a所示,隨著CN-濃度的增大,Au-AgI NPs在611 nm波長(zhǎng)處的最大吸收峰發(fā)生藍(lán)移;當(dāng)CN-濃度超過(guò)120 μmol/L后,Au-AgI NPs的最大吸收峰無(wú)顯著變化。同時(shí),Au-AgI NPs溶液的顏色隨著CN-濃度的增大,由初始藍(lán)綠色逐漸變?yōu)榉奂t色(圖4b)。對(duì)最大吸收峰偏移量與CN-濃度進(jìn)行線性擬合分析,結(jié)果表明在1~120 μmol/L范圍內(nèi),Δλmax與CN-濃度(c)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,線性方程為Δλmax=0.617 5c+0.868 3(R2=0.989),證明該檢測(cè)體系具有優(yōu)異的線性響應(yīng)特性,LOD為0.523 μmol/L,展現(xiàn)出高靈敏度。值得注意的是,當(dāng)CN-濃度低至10 μmol/L時(shí),肉眼即可清晰識(shí)別溶液顏色變化,表明該體系具備出色的可視化半定量檢測(cè)能力,研究結(jié)果可為開(kāi)發(fā)便攜式水凝膠貼片用于CN-快速檢測(cè)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。





5 Au-AgI NPs水凝膠檢測(cè)CN-的靈敏度及穩(wěn)定性

為實(shí)現(xiàn)CN-濃度的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè),本研究將Au-AgI NPs負(fù)載進(jìn)瓊脂水凝膠中,制備成便攜式水凝膠貼片,并系統(tǒng)評(píng)估其檢測(cè)性能。如圖5a所示,隨著CN-濃度的提高,Au-AgI NPs水凝膠貼片顏色逐漸由藍(lán)綠色變?yōu)樯钏{(lán)色,最終變?yōu)榧t色;當(dāng)CN-濃度達(dá)到40 μmol/L時(shí),肉眼即可清晰識(shí)別顏色差異,為現(xiàn)場(chǎng)半定量檢測(cè)提供了直觀依據(jù)。通過(guò)定量分析水凝膠圖像的顏色參數(shù),發(fā)現(xiàn)R/(G+B)值與CN-濃度具有顯著相關(guān)性(圖5b)。隨著CN-濃度從0 μmol/L提升至120 μmol/L,R/(G+B)值由0.191持續(xù)增長(zhǎng)至0.915,超過(guò)120 μmol/L后趨于穩(wěn)定。進(jìn)一步線性擬合分析表明,在1~100 μmol/L濃度范圍內(nèi),R/(G+B)值與CN-濃度(c)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(圖5c),其線性方程為R/(G+B)=0.006 53c+0.163 75,R2高達(dá)0.990,LOD為0.633 μmol/L,驗(yàn)證了該水凝膠貼片優(yōu)異的檢測(cè)靈敏度。如表1所示,與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的CN-檢測(cè)方法對(duì)比,本研究提出的Au-AgI NPs水凝膠傳感器在LOD和響應(yīng)時(shí)間方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì),響應(yīng)時(shí)間短于20 s。其更低的LOD實(shí)現(xiàn)了痕量CN-的精準(zhǔn)識(shí)別,結(jié)合快速響應(yīng)特性與可視化檢測(cè)優(yōu)勢(shì),可為CN-的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供高效、便捷的解決方案。










儲(chǔ)存穩(wěn)定性是衡量Au-AgI NPs水凝膠傳感器從實(shí)驗(yàn)室研究邁向現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵指標(biāo),因此需系統(tǒng)評(píng)估其長(zhǎng)期保存條件下的穩(wěn)定性及檢測(cè)性能,以明確其實(shí)際使用中的可靠壽命。本研究將Au-AgI NPs水凝膠置于25 ℃、避光的密封保鮮盒中保存10 d,每日固定時(shí)間分別采集兩組圖像:反應(yīng)前水凝膠的空白圖像;與50 μmol/L CN-反應(yīng)后的圖像。通過(guò)分析圖像顏色及R/(G+B)值變化,評(píng)估水凝膠自身穩(wěn)定性及檢測(cè)能力的長(zhǎng)期變化。結(jié)果顯示,貯存1~10 d內(nèi),反應(yīng)前的Au-AgI NPs水凝膠始終保持藍(lán)綠色,無(wú)明顯色差(圖5d);其R/(G+B)值在10 d內(nèi)保持穩(wěn)定,未出現(xiàn)顯著波動(dòng)(圖5e),表明水凝膠自身具有良好的貯存穩(wěn)定性。對(duì)于檢測(cè)性能而言,貯存1~10 d的水凝膠與50 μmol/L CN-反應(yīng)后均呈現(xiàn)紫色,色度無(wú)肉眼可辨差異(圖5f);進(jìn)一步分析R/(G+B)值發(fā)現(xiàn),1~8 d內(nèi)該值保持穩(wěn)定,無(wú)顯著波動(dòng);第9天后數(shù)值明顯降低,從第8天的0.491降至0.481(圖5g)。推測(cè)這一變化可能源于瓊脂糖水凝膠長(zhǎng)期儲(chǔ)存中水分蒸發(fā),導(dǎo)致基質(zhì)收縮、孔隙率下降,從而阻礙了CN-與探針的充分反應(yīng)。綜上,Au-AgI NPs水凝膠在25 ℃、避光、密封條件下保存時(shí),可維持穩(wěn)定的檢測(cè)性能至少8 d。

6 Au-AgI NPs水凝膠的選擇性

在實(shí)際白酒樣品檢測(cè)中,由于樣液成分復(fù)雜,傳感器對(duì)目標(biāo)物的高選擇性是保障檢測(cè)結(jié)果可靠性的關(guān)鍵。為此,本研究以(濃度均為500 μmol/L)作為潛在干擾物質(zhì),并且配制了各干擾離子濃度均為100 μmol/L的混合溶液進(jìn)行測(cè)試,系統(tǒng)評(píng)估Au-AgI NPs水凝膠對(duì)CN-的檢測(cè)專一性。如圖6所示,當(dāng)體系中僅含100 μmol/L CN-時(shí),Au-AgI NPs水凝膠的R/(B+G)值顯著增加至0.871,與Au-AgI NPs水凝膠靈敏度測(cè)試結(jié)果相印證;而在500 μmol/L的單一干擾離子存在下,Au-AgI NPs水凝膠的R/(B+G)值為0.184~0.201,在各干擾離子濃度均為100 μmol/L的混合溶液中,Au-AgI NPs水凝膠的R/(B+G)值為0.193,與空白組Au-AgI NPs水凝膠(無(wú)CN-添加)相比,R/(B+G)值無(wú)明顯差異;當(dāng)體系中含100 μmol/L CN-和100 μmol/L各干擾離子時(shí),Au-AgI NPs水凝膠的R/(B+G)值為0.865,與CN-組的結(jié)果一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分證實(shí),Au-AgI NPs水凝膠對(duì)CN-具有高度選擇性,可有效排除常見(jiàn)陰離子的干擾,為白酒樣品中CN-的準(zhǔn)確檢測(cè)提供了可靠保障。


7 實(shí)際樣品檢測(cè)

為驗(yàn)證Au-AgI NPs水凝膠比色檢測(cè)器在實(shí)際樣品中的檢測(cè)效果,本研究選取市售清香型白酒、濃香型白酒作為分析對(duì)象,開(kāi)展CN-濃度測(cè)定與加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),通過(guò)調(diào)節(jié)酒樣的乙醇體積分?jǐn)?shù)驗(yàn)證其對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。如表2所示,直接檢測(cè)結(jié)果顯示,清香型白酒和濃香型白酒中未檢出CN-;隨后進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),分別向酒樣中添加25、50、75、100 μmol/L的CN-標(biāo)準(zhǔn)溶液,檢測(cè)器回收率范圍為96.04%~104.57%,RSD≤3.96%;在不同乙醇體積分?jǐn)?shù)條件下,測(cè)試結(jié)果維持穩(wěn)定,表明該方法具有良好的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。為進(jìn)一步驗(yàn)證檢測(cè)結(jié)果的可靠性,將本方法與GB 5009.36—2023方法進(jìn)行比較,檢測(cè)結(jié)果基本吻合。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明,兩種方法的檢測(cè)結(jié)果無(wú)顯著差異。此外,為更全面評(píng)估本方法的檢測(cè)性能,對(duì)Au-AgI NPs水凝膠比色檢測(cè)器的檢測(cè)重現(xiàn)性進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果如表3所示,取5 個(gè)同批次制備的Au-AgI NPs水凝膠,分別浸泡于含50 μmol/L CN-的清香型酒樣中,檢測(cè)結(jié)果為(51.32±1.12)μmol/L,RSD為2.20%;該結(jié)果與GB 5009.36—2023方法的檢測(cè)值基本吻合。上述結(jié)果充分證實(shí),Au-AgI NPs水凝膠比色檢測(cè)器不僅具備高靈敏度,且在復(fù)雜基質(zhì)樣品檢測(cè)中展現(xiàn)出優(yōu)異的準(zhǔn)確性和適用性,可作為白酒中CN-快速檢測(cè)的可靠技術(shù)手段。



結(jié) 論

本研究以瓊脂水凝膠的三維多孔特性和Au-AgI NPs探針的檢測(cè)特異性為基礎(chǔ),成功制備了高靈敏可視化的Au-AgI NPs比色水凝膠貼片用于檢測(cè)白酒樣品中的CN-濃度。研究表明Au-AgI NPs水凝膠圖像的R/(B+G)值與CN-濃度之間存在良好的線性關(guān)系,線性范圍為1~100 μmol/L,線性方程為R/(B+G)=0.006 53c+0.163 75,R2高達(dá)0.990,LOD為0.633 μmol/L;在實(shí)際樣品檢測(cè)中,該方法的加標(biāo)回收率為96.04%~104.57%,RSD≤3.96%,且本方法的檢測(cè)結(jié)果與GB 5009.36—2023方法測(cè)定結(jié)果差異不顯著,表明該方法在酒樣檢測(cè)中具有較高的穩(wěn)定性和可靠性;當(dāng)白酒樣品中CN-濃度達(dá)到40 μmol/L時(shí),肉眼即可清晰識(shí)別水凝膠的顏色變化,可用于可視化半定量檢測(cè),同時(shí)利用ImageJ圖像處理軟件對(duì)顯色區(qū)域RGB值解析,可實(shí)現(xiàn)1~100 μmol/L濃度范圍內(nèi)的精確定量。該雙模檢測(cè)策略(可視化半定量識(shí)別-軟件精準(zhǔn)分析)無(wú)需依賴大型儀器設(shè)備,且Au-AgI NPs水凝膠制備簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好且便于攜帶,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)樣品的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè),可為白酒中氰化物快速篩查提供高效、便捷的新途徑。

通信作者:


徐煒楨 講師

徐煒楨,男,漢族,博士,四川輕化工大學(xué)食品與釀酒工程學(xué)院,講師,碩士研究生導(dǎo)師。研究方向:食品安全分析。主要基于新材料新方法,發(fā)展快速靈敏的生物傳感技術(shù)用于食品安全分析,及小型檢測(cè)裝置試制。主持中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金項(xiàng)目1項(xiàng)。以第一作者或通信作者發(fā)表SCI論文10余篇。

第一作者:


劉諾宇 碩士研究生

劉諾宇,男,漢族,四川輕化工大學(xué)食品與釀酒工程學(xué)院碩士研究生。個(gè)人學(xué)習(xí)經(jīng)歷:2024年至今,四川輕化工大學(xué)食品與釀酒工程學(xué)院 碩士研究生;2018-2022年,四川輕化工大學(xué)生物工程學(xué)院 學(xué)士。研究方向?yàn)槭称钒踩珯z測(cè)。

引文格式:

劉諾宇, 高星, 梁海洋, 等. Au-AgI二聚體納米顆粒比色水凝膠傳感器快速檢測(cè)白酒中氰化物[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(22): 321-331. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250526-167.

LIU Nuoyu, GAO Xing, LIANG Haiyang, et al. Rapid detection of cyanide in Baijiu by highly sensitive colorimetric hydrogel sensors with Au-AgI dimer nanoparticles[J]. Food Science, 2025, 46(22): 321-331. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250526-167.

實(shí)習(xí)編輯:林安琪;責(zé)任編輯:張睿梅。點(diǎn)擊下方 閱讀原文 即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)



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