一种氯丙醇敏感型荧光传感器、制备方法及其在油类食品原料中的应用与流程

本发明涉及的是食品品质检测领域中的煎炸油内源性有害成分氯丙醇快速检测技术，具体是选用一种能够与氯丙醇特异性分子间相互作用的传感器、制备方法及其在煎炸油中的品质快速检测中的应用。

背景技术：

根据联合国粮农组织和世界卫生组织技术报告表明，氯丙醇会导致男性精子活力变低，造成肝功能损伤和肾小管增生，严重时会导致动物肾、肝、睾丸和甲状腺等器官产生癌变，癌变程度主要与氯丙醇接触剂量和时间相关。氯丙醇是煎炸油加工、贮藏和使用过程中的主要有害成分之一。煎炸油中的甘油三脂在高温条件下水解形成甘油，氯原子取代甘油上的羟基从而生成氯丙醇。与此同时，油脂及其相关加工品是日常消费中必不可少的原材料，其质量保障直接与消费者健康紧密相关。因此，对于以膨化食品、煎炸食品为代表的食品加工企业而言，煎炸油中的氯丙醇定性和定量快速检测尤为重要。

氯丙醇是煎炸油单体成分中的甘油分子羟基被氯原子取代后生成的一类化合物总称，根据氯原子取代基的位置及个数将氯丙醇划分为单氯丙二醇（monochloropropanols,mcpd）和双氯丙醇（dichloropropanols,dcp）两大类型。单氯丙二醇又根据取代基位置差异分为2位取代的2-氯-1,3丙二醇和3位取代的3-氯-1,2-丙二醇。双氯丙醇包括1,3-二氯-丙醇和2,3-二氯-丙醇主要是氯原子取代甘油分子中的两个羟基而形成的。棕榈油为代表的煎炸油主要以单氯丙醇为主，特别是3-氯-1,2-丙二醇居多。因此，通常将3-氯-1,2-丙二醇作为主要化学指标，用于体现食品加工过程中的氯丙醇类物质整体状况。

通过对现有技术进行检索发现，氯丙醇检测方法主要有直接检测法和衍生化检测法两种。witmann等人通过extrelute吸附法对氯丙醇进行吸附，再采用乙酸乙酯对其进行洗脱，最后通过质谱方法对其进行检测，灵敏度可以达到0.1mg/kg.与此同时，spyres等人通过气相质谱联用方法直接对未经衍生的氯丙醇进行检测，其检测灵敏度为0.25mg/kg，由于氯丙醇在高温条件下可能会产生分解及化学反应，因此直接检测氯丙醇相对而言较为困难，往往无法获得较好的检测结果。衍生化法通常采用七氟丁酰基咪唑、丙酮等衍生化试剂对氯丙醇进行完全、定量衍生化处理。然后通过顶空-固相微萃取-色谱方法对油脂中的氯丙醇进行检测，由于七氟丁酰基咪唑衍生体系中不能有水存在，因此会对固相微萃取图层产生破坏，最终影响检测结果。

技术实现要素：

本发明针对现有食用植物油中的氯丙醇检测技术存在的不足之处，提出了一种含有苯硼酸化合物包埋成相应的荧光传感器。主要用于煎炸型食用植物油，及其相关油脂类制品中的氯丙醇含量快速检测，氯丙醇分子与苯硼酸荧光传感器反应前后产生特征性的荧光光谱谱图变化。氯丙醇检测工作人员可以依据荧光传感器与样本中的氯丙醇反应前后荧光光谱谱图差异，直接对氯丙醇进行半定性或半定量分析，通过建立线性或非线性人工智能检测模型对食品中的氯丙醇含量进行智能化定性和定量分析。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种氯丙醇敏感型荧光传感器，包括聚丙烯基板、聚丙烯酸、被β-环糊精包埋的苯硼酸和壳聚糖，所述聚丙烯酸的一端结合在聚丙烯基板上，另一端与被β-环糊精包埋的苯硼酸连接，壳聚糖覆盖于苯硼酸上。

一种上述氯丙醇敏感型荧光传感器的制备方法，包括以下步骤：

（1）称量适量苯硼酸粉末，并用乙醇作为溶剂，配制成苯硼酸溶液；

（2）称量适量β-环糊精，在少量水中加热搅拌溶解，配制成β-环糊精胶体；

（3）在β-环糊精胶体中缓慢滴入苯硼酸溶液，并且在60-100℃下反应至沉淀产生，采用乙醇洗涤沉淀物数次，所得到的沉淀物即为被β-环糊精包埋的苯硼酸；

（4）将聚丙烯基板放入丙烯酸水溶液中，并将其置入密闭条件中，向反应液中吹入惰性气体以驱除空气影响；随后，将其置入紫外灯下进行照射，将丙烯酸聚合成聚丙烯酸形成荧光传感器基板；再将荧光传感器基板采用强碱溶液进行冲洗，最后用去离子水冲洗，移除基板上多余的丙烯酸单体；

（5）将被β-环糊精包埋的苯硼酸平铺于荧光传感器基板上，将其至于室温下静置使得苯硼酸初步固定于荧光传感器基板上；随后，将壳聚糖溶液覆盖在苯硼酸上，静置，制备成与氯丙醇特异性结合的荧光传感器。

优选地，步骤（1）所述苯硼酸溶液的浓度为0.0001-0.1mol/l。

优选地，步骤（2）所述加热方式为水浴或油浴，加热温度为60-100℃。

优选地，步骤（2）所述β-环糊精胶体的制备是将100-200mg的β-环糊精加入到1-3ml水中。

优选地，步骤（3）所述β-环糊精胶体与苯硼酸溶液的反应时间为16h。

优选地，步骤（4）所述丙烯酸水溶液的浓度为40-60wt%，紫外灯照射时间为4-10h，强碱溶液的ph值为8-10。

优选地，步骤（5）所述被β-环糊精包埋的苯硼酸平铺于荧光传感器基板上的静置时间为3-5h，壳聚糖溶液覆盖在苯硼酸上的静置时间为2-4h。

优选地，步骤（5）所述壳聚糖溶液的浓度为1-6wt%。

本发明还保护上述氯丙醇敏感型荧光传感器在油类食品原料中的应用。

本发明的有益效果在于：

本发明采用一种苯硼酸作为荧光传感分子，通过分子包埋方式制得针对氯丙醇分子的荧光传感器，并且针对不同样本来源、不同氯丙醇浓度的煎炸油样本进行反应，通过反应前后的荧光传感器光谱响应变化对检测结果进行分析，最后通过传感器光谱变化状况或者所建立的数学模型直接或间接性的对食用植物油中的氯丙醇进行定性或定量分析。该方法不需要复杂的仪器设备，检测周期和成本较低，可快速、简便、廉价的实现对油类食品中氯丙醇的检测。

附图说明

图1为荧光传感材料分子结构图（a）苯硼酸，（b）2-氟-5-三氟甲基苯硼酸，（c）2-羟甲基苯硼酸，（d）3-氟-4-甲基苯硼酸；

图2为氯丙醇敏感型荧光传感器的制备方法示意图；

图3为荧光传感器与不同浓度氯丙醇反应的荧光光谱谱图。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。

步骤一：氯丙醇敏感型荧光传感器的制备（图2）

（1）氯丙醇荧光传感器浓缩液的制备：选用千分之一及以上灵敏度电子天平称量适量苯硼酸或其衍生物粉末（如图1所示，为苯硼酸系列化合物分子结构示意图），将其置入容量瓶中，并用乙醇作为溶剂对其定容至1mol/l。

（2）通过移液器或者吸管称量适量的苯硼酸溶液并将其稀释至0.0001-0.1mol/l。取1-3ml蒸馏水置入100ml三口烧瓶中，通过水浴或油浴加热至80℃，将100-200mgβ-环糊精加入其中，并进行搅拌溶解。用移液器或滴管缓慢滴入苯硼酸的乙醇溶液，并且在此温度下反应16h，直至沉淀产生。采用乙醇洗涤沉淀物数次，所得到的沉淀物即为苯硼酸结合产物（被β-环糊精包埋的苯硼酸）。

（3）荧光探针传感器的制备：将长宽分别为1cm的正方形聚丙烯基板放入含有40-60wt%的丙烯酸水溶液中，并将其置入密闭条件中，向反应液中吹入3-5min氮气以驱除空气影响。随后，将其置入紫外灯下进行照射4-10h将丙烯酸聚合成聚丙烯酸形成荧光传感器基板，随后将荧光传感器基板采用ph值为8-10的氢氧化钠溶液进行冲洗，移除基板上多余的丙烯酸单体。

（4）将被β-环糊精包埋的苯硼酸平铺于荧光传感器基板上，将其至于室温下静置3-5h使得苯硼酸初步固定于荧光传感器基板上。随后，将浓度为1-6wt%的壳聚糖溶液覆盖在苯硼酸上，并且静置2-4h，制备成与氯丙醇特异性结合的荧光传感器。

步骤二：样品预处理及检测

称取食用植物油及其相关制品4.000g置于100ml烧杯中，加入10-30wt%氯化钠溶液4g，采用涡旋混匀或者超声混匀5min。取4-8g硅藻土放入待提取液体中，涡旋混匀或超声混匀3-5min并且放置8-10min。称取5g硅藻土置入层析柱中，随后将提取液和硅藻土混合物置入层析柱中，在最上层加入0.5-1.5cm高的无水硫酸钠溶液。选用20-60ml乙醚-正己烷溶液进行淋洗，弃去洗脱液。加入100-200ml乙醚溶液对层析柱进行洗脱，并且收集相关流出液。随后，向流出液中加入10-20g无水硫酸钠混匀放置10min，用滤斗进行过滤。将过滤后的溶液至于旋转蒸发仪中在30-40℃条件下进行旋转蒸发，最后用1-3ml己烷溶液进行溶解获得相关氯丙醇溶液。

将上述所纯化获得的氯丙醇溶液覆盖于所制备的荧光传感器上，静置反应3-5min使得传感器与氯丙醇化合物得到充分的反应，通过镊子等工具将荧光传感器取出来，并用乙醇溶液进行冲洗去除杂质，采用光纤探头进行采集荧光传感器上的数据。

步骤三：建立氯丙醇浓度检测标准曲线方程

对氯丙醇标准溶液进行10倍梯度稀释，选择恰当的浓度范围使其至于线性标准曲线范围内，并且建立氯丙醇浓度的标准曲线，最后通过对未知样本进行检测，以此验证本法对于油脂中氯丙醇物质定性和定量检测能力。

本发明所采用氯丙醇快速检测荧光传感器的制备及其检测方法具备一定的通用性，相类似的荧光传感器制备方法和数学建模方法较多。因此，本发明不限于上述实施案例，类似荧光传感器的制备和应用方法可以参照本实施例实行。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。