一种鱼精蛋白的检测方法与流程

本发明属于化学检测领域，具体涉及一种鱼精蛋白的检测方法。

背景技术：

最近20年，随着科技手段的进步以及人们在寻找天然食品防腐剂方面的积极努力，鱼精蛋白因其良好的抗菌活性和天然的活性受到广泛的关注。鱼精蛋白是从鱼类新鲜成熟精子中提取出来的一种多聚阳离子肽，具有高效，安全，功能性等特点，是值得开发的一种天然食品防腐剂。

众所周知，鱼精蛋白具有很多医学方面的应用，比如：用于治疗因注射方面的肝素过量所引起的出血，是目前体外循环心脏手术唯一对抗肝素的药物。鱼精蛋白和DNA的复合体-核蛋白体在医学上被认为能提高肝功能，有效解除疲劳，具有强精作用，除此之外，鱼精蛋白还具有很高的营养性和功能性，能降血压、助呼吸、促消化等，这些也成为研究的热点。

目前对鱼精蛋白的检测方法有很多，但是检测限和灵敏度达不到要求，而且，操作复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种鱼精蛋白的检测方法，使用荧光回升传感法来检测鱼精蛋白，信号误差小，检测限低，选择性高，灵敏性高，操作简单。

本发明提供的一种鱼精蛋白的检测方法，包括以下步骤：

(1)制备GO–NH₂；

(2)制备ANS-PAA复合材料；

(3)将GO–NH₂溶液与ANS-PAA复合材料溶液混合后，得到GO–NH₂/ANS-PAA体系，加入PBS缓冲溶液，然后用去离子水稀释后，调节pH至4.5-6.5，测量其荧光强度；

(4)将GO–NH₂溶液与ANS-PAA复合材料溶液混合后，分别加入不同浓度的鱼精蛋白溶液，加入PBS缓冲溶液，然后用去离子水稀释后，调节pH至4.5-6.5，搅拌混匀，静置，待稳定后，分别测量其荧光强度，构建荧光强度与鱼精蛋白溶液浓度的线性关系；

(5)将GO–NH₂溶液与ANS-PAA复合材料溶液混合后，加入未知浓度的鱼精蛋白溶液，加入PBS缓冲溶液，然后用去离子水稀释后，调节pH至4.5-6.5，搅拌混匀，静置，待稳定后，测量其荧光强度，通过步骤(4)的线性关系得到鱼精蛋白溶液浓度。

进一步的，步骤(1)中制备GO–NH₂方法为：

A、在3.5-4℃以下，将浓硫酸、石墨粉和硝酸钠超声0.8-1h混匀后，加入高锰酸钾混合，关闭超声；在9-10℃下搅拌下反应2-2.3h；

B、步骤A所得混合溶液再水浴加热至38-39℃超声下反应0.5-0.6h，再升温至96-98℃后加入去离子水终止反应；

C、然后，再加入双氧水，反应后，再加入盐酸溶液；产物离心、洗涤，得到氧化石墨；

D、然后，将氧化石墨分散在水中，超声振荡剥离后离心，上层清液即为氧化石墨烯分散液，烘干后得到氧化石墨烯；

E、将合成的氧化石墨烯分散在PBS溶液中，加入EDC和NHS混合液，孵化后，加入乙二胺，再孵化后，所得混合溶液在3.5-4℃下保存10-14h，用PBS透析移去未反应的乙二胺，最后得到GO–NH₂。

进一步的，步骤(1)中制备GO–NH₂方法具体为：

A、量取23m L浓硫酸放入冰浴中冷却至3.5-4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠与浓硫酸混合，开启超声，1-1.2h以后缓慢加入3g高锰酸钾，关闭超声；在9-10℃搅拌条件下，反应2-2.3h；

B、步骤A所得混合溶液移置38-39℃水浴锅中，超声下反应0.5-0.6h，然后温度升高到96-98℃后加入60mL去离子水中止反应；

C、随后加入25mL体积浓度为30％-35％的双氧水，反应15-16min后，再加入40mL体积浓度为10％-12％的盐酸溶液溶解，8000r/min速度下离心10min后，二次蒸馏水洗涤去除过量的酸及副产物，即得氧化石墨；

D、将洗涤后呈中性的氧化石墨分散水中，超声振荡剥离40-41min，然后在2500r.min^-1转速下离心30-35min，上层液即是氧化石墨烯分散液；在40-50℃下干燥2-3h；获得氧化石墨烯；

E、将合成的20mg的氧化石墨烯分散在20mL的PBS缓冲溶液中，超声1h形成均匀分散液，然后加1mL的EDC和NHS的混合液在上述分散液中，30-31min孵化后，加入0.2mL乙二胺，2-2.5h孵化后，将混合液在3.5-4℃下保存10-14h，用PBS透析移去未反应的乙二胺，最后得到GO–NH₂。

步骤E中所述EDC和NHS的混合液的制备方法为：0.5g EDC和0.15g NHS溶解在20mL的二次蒸馏水中,备用。

步骤(2)所述制备ANS-PAA复合材料的方法为：

将PAA溶解在PBS缓冲溶液中，放在冰浴中静置，然后加入EDC和NHS，搅拌反应，然后加入ANS，冰浴下反应后，于室温下静置，然后离心除去未反应的ANS，加入无水乙醇，反应后，产物用无水乙醇洗涤后，即得ANS-PAA。

进一步的，步骤(2)制备ANS-PAA复合材料的方法具体为：

将1g纯净的PAA溶解在5mL的PH＝7.4的PBS缓冲溶液，将之放在冰浴中静置2h，然后加入20mg EDC和10mg NHS搅拌反应1h，再加入3.4g ANS冰浴反应1h，然后室温静置22h，8000r/min下离心20min除去未反应的ANS，加入无水乙醇，3-10min后，用无水乙醇洗涤3-5次，即得ANS-PAA。

步骤(2)中所述ANS是指4-氨基-1-萘磺酸钠四水合物；PAA是指聚丙烯酸。

步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)所得体系中ANS-PAA复合材料终浓度均为1mg.L^-1，GO-NH₂的终浓度均为65mg L^-1。

步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)中优选的体系pH为5.2。

步骤(4)中鱼精蛋白溶液终浓度为：0μg mL^-1、0.5μg mL^-1、1.4μg mL^-1、1.8μg mL^-1、2.5μg mL^-1、3.8μg mL^-1、4μg mL^-1、4.5μg mL^-1、6μg mL^-1、10μg mL^-1、15μg mL^-1和20μg mL^-1。

步骤(4)中构建的荧光强度与鱼精蛋白溶液浓度的线性关系为：F＝83.1+34.97C；F为加入鱼精蛋白后的荧光强度，C是鱼精蛋白的浓度。

本发明将乙二胺通过化学键修饰到氧化石墨烯(GO)表面生成氨基化氧化石墨烯(GO–NH₂)，从而合成了氨基化氧化石墨烯复合材料，该材料包含大量的带正电荷的氨基基团。将4-氨基-1-萘磺酸钠四水合物(ANS)接枝到聚丙烯酸(PAA)上合成了一种带大量负电荷的荧光聚合物ANS-PAA。把氨基化氧化石墨烯加入到ANS-PAA体系中时，ANS-PAA的荧光发生猝灭。这是由于ANS-PAA和氨基化GO表面间存在非共价键作用(包括静电吸引和π–π作用)，ANS-PAA被吸附到氨基化GO表面从而使体系的荧光猝灭。当往该体系中加入鱼精蛋白后，由于鱼精蛋白带有很强的正电荷，它能够将带负电荷的ANS-PAA荧光聚合物从氨基化GO表面夺取过来，从而使ANS-PAA的荧光强度得到回升，且荧光强度与所加的鱼精蛋白浓度成正比，据此建立了一种快速检测鱼精蛋白的方法。

与现有技术相比，本发明提供的检测方法操作简单，检测限低，能快速准确地对鱼精蛋白进行检测。

附图说明

图1A为GO的扫描电镜图；

图1B为GO-NH₂扫描电镜图；

图2为石墨、GO和GO-NH₂的XRD图谱；

图3为石墨、GO、GO-NH₂、ANS、PAA和ANS-PAA的FT-IR图谱；

a-石墨，b-GO，c-GO-NH₂，d-ANS，e-PAA，f-ANS-PAA；

图4为检测体系中不同pH(2-7.5)对荧光回升效率的影响；

体系中ANS-PAA浓度为1mg.L^-1，GO-NH₂的浓度为 65mg L^-1，鱼精蛋白的浓度为2μg mL-¹；

图5为ANS-PAA浓度为1mg.L^-1的溶液中加入不同浓度GO-NH₂的荧光光谱图；

a为 0,b为50mg L^-1，c为65mg.L^-1；d为75mg.L^-1

图6A为ANS-PAA/GO-NH₂体系中加入不同浓度鱼精蛋白后荧光回升图谱；体系中ANS-PAA终浓度1.0mg.L^-1；GO-NH₂的终浓度为 65mg L^-1，鱼精蛋白终浓度分别为0μg mL^-1、0.5μg mL^-1、1.4μg mL^-1、1.8μg mL^-1、2.5μg mL^-1、3.8μg mL^-1、4μg mL^-1、4.5μg mL^-1、6μg mL^-1、10μg mL^-1、15μg mL^-1和20μg mL^-1；

图6B为荧光强度与鱼精蛋白溶液浓度0-20μg mL^-1的关系图；

图7为荧光强度与鱼精蛋白溶液浓度0-6μg mL^-1的关系线性图。

具体实施方式

实施例1

一种鱼精蛋白的检测方法，包括以下步骤：

(1)GO–NH₂的制备

本文中采用低中高温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：

A、量取23m L浓硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至3.5-4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠放入烧杯，与浓硫酸混合，开启超声，1h以后缓慢加入3g高锰酸钾，加完后，关闭超声；搅拌下控制温度9℃，反应2h；

B、然后步骤A制备的混合液移至水浴锅，开启超声，水浴温度控制在38-39℃反应0.5h；然后温度升高到98℃后加入60mL去离子水中止反应；

C、随后加入25mL体积浓度30％的双氧水，待反应15min后再加入40mL体积浓度10％的盐酸溶液溶解，然后以低8000r/min速度下离心10min后，二次蒸馏水洗涤去除过量的酸及副产物，即得氧化石墨；

D、将洗涤后呈中性的氧化石墨分散水中，超声振荡剥离40min，超声结束后在2500r.min^-1转速下离心30min，上层液即是氧化石墨烯分散液；在40-50℃下干燥2-3h；获得氧化石墨烯；

E、将合成的20mg的氧化石墨烯分散在20mL的PBS通过超声粉碎1h形成均匀分散液。加1mL的EDC和NHS混合液(制备方法为：0.5g EDC和0.15g NHS溶解在20mL的二次蒸馏水中,备用。)在上述分散液中，孵化3 0min后，加入0.2mL乙二胺，2h孵化后，混合液在4℃下保存12h，用PBS透析移去未反应的乙二胺，最后得到GO–NH₂。

图1A为GO的扫描电镜图；图1B为GO-NH₂扫描电镜图；通过GO的SEM可以看出合成的GO是光滑的平面上有褶皱的条纹，而用氨基改性得氧化石墨烯表面相对粗糙一些，片层也较为松散。这与其他文献中报道一致，从而可以证明我们成功合成了GO和GO-NH₂。

图2为GO，GO-NH₂和天然石墨的XRD的表征图谱，在2θ＝26.4°处的衍射峰对应天然石墨的特征峰，其层间距d＝0.35nm，在2θ＝11.3°处的衍射峰对应GO的特征峰，其层间距d＝0.87nm，而氨基化的GO没有明显的特征峰。

(2)将1g纯净的PAA溶解在5mL的PBS缓冲溶液PH＝7.4，将之放在冰浴中静置2h，然后，加入20mg EDC和10mg NHS，搅拌1h，然后加入3.4g ANS，冰浴1h，接下来室温静置22h，8000r/min下离心20min除去未反应的ANS，加入无水乙醇，3-10min后，用无水乙醇洗涤3-5次，即得ANS-PAA复合材料。

图3为石墨、GO、GO-NH₂、ANS、PAA和ANS-PAA的FT-IR图谱；从GO的FTIR图中可以看出，3419cm^-1出现–OH及其吸附的水分子的伸缩振动吸收峰，在1719cm^-1处的吸收峰则对应于羰基和羧基中C＝O的伸缩振动。而未被氧化的sp²杂化碳骨架振动(C＝C)则出现在1622cm^-1处，在1228cm^-1和1043cm^-1处出现的吸收峰均与环氧基和烷氧基中C＝O振动有关。与石墨的FTIR图相比，在天然石墨中，除了C＝C的伸缩振动，无其他的官能团特征峰。GO的FTIR图可以观察到显著的变化，这与以前的报道基本一致，表明已经成功地制备出氧化石墨。而GO-NH₂在1649cm^-1，1556cm^-1的官能团特征峰明显减弱。它们含有大量的-COOH，-OH以及C-O-C等含氧官能团。在图中，1556cm^-1为GO-NH₂中N-H的特征吸收峰；这些表明我们合成了氨基化GO。从PAA的FTIR图中可以看出，在3410cm^-1和1707cm^-1处的吸收峰分别归属于–OH和PAA链上羰基(C＝O)伸缩振动吸收峰，在2940cm^-1则出现–CH₂的对称伸缩振动吸收峰，在1452cm^-1和812cm^-1的吸收峰对应于PAA的C–H平面外弯曲振动。在图中，1560cm-1为ANS-PAA中N-H的特征吸收峰；这些结果表明我们已成功地合成了ANS-PAA。

荧光猝灭实验：

取制备的GO-NH₂复合材料0.1g于100mL容量瓶中，超声分散均匀，待用,制备不同浓度的GO-NH₂溶液待用；

随后分别取4份相同的荧光聚合物ANS-PAA溶液，然后分别加入不同浓度的GO-NH₂溶液于10mL比色管中，同时各加入1mL浓度为0.2mol/L的PBS缓冲溶液，稀释至10mL，调节pH至5.2。激发波长设定在327nm，分别测其荧光光谱。体系中ANS-PAA终浓度为1mgL^-1,GO-NH₂溶液终浓度分别为0、50mg L^-1、65mg.L^-1和75mg.L^-1。

如图5所示荧光聚合物ANS/PAA溶液具有很强的荧光强度，当加入GO-NH₂后，荧光聚合物ANS/PAA的荧光强度随着GO-NH₂浓度的增加而逐渐降低。说明GO-NH₂对荧光聚合物ANS/PAA的荧光有猝灭作用。加入氨基化氧化石墨烯材料(GO–NH₃⁺)，由于ANS/PAA和GO表面间存在非共价键作用(包括静电吸引和π–π作用)从而使体系的荧光猝灭。

如果加入的氧化石墨烯浓度过大，会使体系荧光基本猝灭，当加入鱼精蛋白，体系荧光无法回升，灵敏度过低，当加入的氧化石墨烯浓度过小，会使线性范围变窄。本实验中选择GO-NH₂为65mg.L^-1进行荧光回升实验。

(3)取制备的GO-NH₂复合材料0.1g于100mL容量瓶中，超声分散均匀，待用。

取10份荧光聚合物ANS-PAA溶液，然后加入制备的GO-NH₂溶液于10mL比色管中，同时各加入1mL浓度为0.2mol/L的PBS缓冲溶液，稀释至10mL，调节pH至5.2，所得体系中ANS-PAA复合材料终浓度均为1mg.L^-1，GO-NH₂的终浓度均为65mg L^-1；分别测量其荧光强度；

(4)取制备的GO-NH₂复合材料0.1g于100mL容量瓶中，超声分散均匀，待用。

取10份荧光聚合物ANS-PAA溶液，然后加入制备的GO-NH₂溶液于10mL比色管中，然后，分别加入浓度的鱼精蛋白溶液，各加入1mL浓度为0.2mol/L的PBS缓冲溶液，稀释至10mL，调节pH至5.2，所得体系中ANS-PAA复合材料终浓度均为1mg.L^-1，GO-NH₂的终浓度均为65mg L^-1；鱼精蛋白溶液终浓度分别为0、0.5、1.4、1.8、2.5、3.8、4、4.5、6、10、15、20μg mL^-1，静置待稳定后，分别测量其荧光强度；荧光回升，且荧光强度与鱼精蛋白浓度在0到6.0μg mL^-1浓度范围内呈线性关系，据此构建鱼精蛋白蛋白浓度与荧光强度的线性关系。

加入不同浓度的鱼精蛋白(0-20μg.ml^-1)，荧光回升，如图6A所示；图6B为荧光强度与鱼精蛋白溶液浓度0-20μg mL^-1的关系图；荧光强度与鱼精蛋白浓度在0到6.0μg mL^-1浓度范围内呈线性关系，在直角坐标系中作图，如图7，可以看出以鱼精蛋白的浓度为x轴与其对应的荧光强度为y轴，从图中可以看出，鱼精蛋白浓度与荧光强度具有很好的线性关系，并且其线性相关系数为0.9969。根据此线性关系进而检测溶液中的鱼精蛋白的含量。

具体检测未知浓度的鱼精蛋白溶液：

(5)取制备的GO-NH₂复合材料0.1g于100mL容量瓶中，超声分散均匀，待用；

取2份荧光聚合物ANS/PAA溶液，然后分别加入GO-NH₂溶液于10mL比色管中，一个比色管中加入20μg鱼精蛋白，另外一个不加，然后，向每个比色管中再加入1mL浓度为0.2mol/L的PBS缓冲溶液和2ml自来水，稀释至10mL，分别测量其荧光强度；2个比色管中ANS/PAA复合材料终浓度均为1mg.L^-1，GO-NH₂的终浓度为均为65mg.L^-1；加入鱼精蛋白终浓度是2.0μg mL^-1，不加的为0。

所得荧光强度与步骤(4)的标准曲线对比，得到被检测的样品中含有鱼精蛋白的浓度。在没加鱼精蛋白的比色管中未检测到鱼精蛋白的含量，在另一比色管中检测到鱼精蛋白的浓度时2.072μg mL^-1，检测回收率103.6％。重复该实验8次，标准偏差是1.56％。结果如下表1：表明该方法准确可靠。

表1用标准加入法在自来水样品中回收鱼精蛋白结果

实施例2

探索pH对荧光回升效率的影响；

改变体系pH，其他实验过程同实施例1步骤(4)，体系中ANS-PAA终浓度为1mg.L^-1，GO-NH₂的终浓度为65mg L^-1，鱼精蛋白的终浓度为2μg mL-¹；

结果如图4，pH值在2-7.5的10个HEPES缓冲溶液来选择当体系荧光回升效率F/F₀(式中F₀和F分别为ANS-PAA/GO-NH2体系的荧光强度和ANS-PAA/GO-NH₂体系加入鱼精蛋白2μg mL^-1时的荧光强度)最大时的最优pH值，结果如图4所示。从图中可以看出，随着pH值的增大，体系的荧光回升效率先增大，后减小，在pH＝5.2时体系的荧光回升效率最大。因此，在后续的荧光滴定实验中选择pH＝5.2的HEPES缓冲溶液。