一种低共熔溶剂修饰的碳量子点及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及碳量子点材料技术领域，尤其涉及一种低共熔溶剂修饰的碳量子点及其制备方法和应用。


背景技术：

2.食品防腐剂是抑制食品腐败的药剂，对以腐败物质为代谢底物的微生物的生长具有持续的抑制作用。食品防腐剂能在不同情况下抑制食品腐败的发生，特别是在一般灭菌作用不充分时仍具有持续性的抑菌效果。因此，现在很多加工食品中都会添加防腐剂及其它食品添加剂，这已经成为不可避免的事情。可是过量的食品添加剂会对身体造成不可挽回的后果，尤其是防腐剂。但部分食品如果不用防腐剂的话，会短时间内引起致病菌的大量滋生。所以，适量、少量的防腐剂的添加是不可避免的。但是，市场上有很多食品为了保鲜会添加过量防腐剂，例如苯甲酸钠被广泛应用于多种海产品的保鲜中。苯甲酸钠作为一种典型的防腐剂，少量摄入会被人体新陈代谢掉，不会对人体造成损害，但过多摄入会对人体肝脏产生危害，甚至致癌，因此，苯甲酸钠在食品应用中需要进行严格的检测。
3.目前食品中的苯甲酸钠的检测的主要方法有：高效液相色谱法、薄层色谱法和分光光度法等。其中高效液相色谱法最为常用，也是国标第一法。但现有的检测方法存在诸多问题，包括：检测中使用单波长梯度洗脱紫外检测方式进行分离检测，样品前处理复杂、费时、费力、费试剂，且检测效率低下，工作人员的工作强度大，工作效率低，不适合大批量的样品检测。


技术实现要素：

4.针对现有检测食品中的防腐剂苯甲酸钠的方法存在的上述问题，本发明提供一种低共熔溶剂修饰的碳量子点及其制备方法和应用，该低共熔溶剂修饰的碳量子点可以实现对苯甲酸钠的快速定性和定量检测，且其制备方法简单、原料来源广泛、制备成本低、检测周期短、天然无污染，可实现对大批量食品中的苯甲酸钠的快速检测。
5.为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
6.一种低共熔溶剂修饰的碳量子点的制备方法，包括以下步骤：
7.a、将栗子皮粉和乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂混合后，加入去离子水，混合均匀，离心、过滤得到清液；
8.b、加热所述清液进行水热反应，所述水热反应完成后进行离心、过滤，得到滤过液，所述滤过液即为所述低共熔溶剂修饰的碳量子点。
9.相对于现有技术，本发明提供的低共熔溶剂修饰的碳量子点的制备方法简单，以天然栗子皮为原材料，并用乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂作为修饰剂，使得到的碳量子点具有良好的环境相容性，且无任何毒害作用。利用上述原料及方法制得的碳量子点具有极高的荧光强度，并能实现对食品添加剂中的苯甲酸钠的致灭响应，使碳量子点材料首次实现在食品检测领域中的应用。同时利用上述方法制备得到的碳量子点检测苯甲酸钠的方法
操作简单、响应速度快，有利于现场检测，有很好的应用前景，对于食品安全检测领域的发展具有重大意义。
10.优选的，步骤a中，所述栗子皮粉的粒径≤0.15mm。
11.优选的，步骤a中，所述乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂的制备方法为：将乙醇酸和木糖醇按照2-4:1的摩尔比混合，加热至70℃-120℃，直至形成透明均一的液体，所述液体即为乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂。
12.优选的，步骤a中，所述栗子皮粉和乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂的质量比为1:8-12。
13.上述栗子皮粉和乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂的质量比可以进一步提高得到的碳量子点的荧光强度。
14.优选的，步骤a中，所述栗子皮粉与所述去离子水的质量体积比为1g:450-550ml。
15.优选的，步骤b中，所述水热反应的温度为200℃-220℃、时间为10h-11h。
16.上述水热反应的温度和时间可以进一步提高制备得到的碳量子点的均匀性以及减小制备的碳量子点的粒度。
17.优选的，步骤a和步骤b中，所述过滤用的滤膜均为0.22μm的微滤膜。
18.本发明还提供所述低共熔溶剂修饰的碳量子点的制备方法制得的低共熔溶剂修饰的碳量子点。
19.本发明还提供所述低共熔溶剂修饰的碳量子点的制备方法制得的低共熔溶剂修饰的碳量子点。
20.本发明还提供所述低共熔溶剂修饰的碳量子点在作为苯甲酸钠的荧光检测探针中的应用。
附图说明
21.图1是本发明实施例1中制备的低共熔溶剂修饰的碳量子点的tem图；
22.图2是本发明实施例1中制备的低共熔溶剂修饰的碳量子点在不同激发波长下的荧光强度对比图；
23.图3是本发明试验例1中检测的不同碳量子点的荧光强度对比图；
24.图4是本发明试验例2中低共熔溶剂修饰的碳量子点对不同浓度的苯甲酸钠的致灭响应对比图；
25.图5是试验例2中不同浓度的苯甲酸钠对低共熔溶剂修饰的碳量子点的荧光强度影响线性图；其中，f0代表碳量子点的初始荧光强度，f代表加入苯甲酸钠溶液淬灭后的荧光强度。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.实施例1
28.一种低共熔溶剂修饰的碳量子点的制备方法，包括以下步骤：
29.a、将栗子皮烘干粉碎，过100目筛，得到栗子皮酚，取0.1g的栗子皮粉和1g的乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂(乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂的制备方法为：将乙醇酸和木糖醇按照3:1的摩尔比混合，加热至70℃-120℃，直至形成透明均一的液体，所述液体即为乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂)混合，再加入50ml去离子水，搅拌1h，混合均匀，12000r/min离心5min，分离上清液，用0.22μm微滤膜对上清液进行过滤，得到清液；
30.b、将上述清液加入反应釜中，加热至220℃水热反应11h，然后自然冷却、干燥，得到反应液，将反应液12000r/min离心10min，取出上清，用0.22μm的微滤膜过滤，得到的滤过液即为低共熔溶剂修饰的碳量子点。
31.利用tem对制备的低共熔溶剂修饰的碳量子点进行观察分析，得到的低共熔溶剂修饰的碳量子点的tem图如图1所示，从图中可以看出，碳量子点呈球形，颗粒尺寸较小，大小约为2-5nm。
32.制备的低共熔溶剂修饰的碳量子点的荧光谱图如图2所示，在波长为350nm处碳量子点溶液的荧光强度最大。
33.实施例2
34.低共熔溶剂修饰的碳量子点的制备方法同实施例1，相关参数进行如下改变：
35.栗子皮0.1g乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂0.8g去离子水45ml水热反应的温度和时间200℃、10h
36.其它参数与实施例1相同，制备得到低共熔溶剂修饰的碳量子点。
37.实施例3
38.低共熔溶剂修饰的碳量子点的制备方法同实施例1，相关参数进行如下改变：
39.栗子皮0.1g乙醇酸/木糖醇天然低共熔溶剂1.2g去离子水55ml水热反应的温度和时间220℃、10h
40.其它参数与实施例1相同，制备得到低共熔溶剂修饰的碳量子点。
41.对比例1
42.利用瓜子皮代替实施例1中的栗子皮，其它制备方法和原料与实施例1相同，得到低共熔溶剂修饰的碳量子点。
43.对比例2
44.利用石榴皮代替实施例1中的栗子皮，其它制备方法和原料与实施例1相同，得到低共熔溶剂修饰的碳量子点。
45.对比例3
46.利用沃柑皮代替实施例1中的栗子皮，其它制备方法和原料与实施例1相同，得到低共熔溶剂修饰的碳量子点。
47.试验例1
48.对实施例1和对比例1-3中得到的低共熔溶剂修饰的碳量子点的荧光强度进行检测对比，检测结果如图3所示，实施例1中制备得到的低共熔溶剂修饰的碳量子点的荧光强
度显著高于对比文件1-3中制备得到的低共熔溶剂修饰的碳量子点。
49.试验例2
50.对实施例1所制备的低共熔溶剂修饰的碳量子点进行食品防腐剂苯甲酸钠的检测实验。
51.分别配置浓度为8mm、4mm、1mm和40μm的苯甲酸钠溶液，在室温下向制备的2ml碳量子点溶液中添加上述不同浓度的苯甲酸钠溶液2ml，记录下碳量子点的荧光强度的变化。结果如图4所示，随着苯甲酸钠溶液浓度的增强，碳量子点溶液荧光强度越低。说明实施例1中所制备的低共熔溶剂修饰的碳量子点可以用来检测防腐剂苯甲酸钠。
52.实施例1中制得的碳量子点的荧光强度随苯甲酸钠溶液的浓度升高而降低，即碳量子点的荧光强度与苯甲酸钠的浓度的变化遵循一定的线性规律，这说明所制得的碳量子点可用来检测苯甲酸钠溶液中的苯甲酸钠浓度。且经检测和计算，该碳量子点探针对苯甲酸钠的检出限为0.7mm，线性回归方程为y＝0.026x+0.203，r2＝0.9935，其线性曲线如图5所示。
53.用同样的检测分析方法对实施例2和实施例3中得到的碳量子点荧光探针的荧光强度、对苯甲酸钠的致灭响应和对苯甲酸钠的检测限进行检测分析，其荧光强度对苯甲酸钠的致灭响应的检测结果均与实施例1中的碳量子点的检测结果基本相当，对苯甲酸钠的检测限均可达到0.7mm。
54.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。