一种基于Fe单原子纳米酶检测食品中亚硝酸盐的方法

本发明属于食品中亚硝酸盐检测，涉及到一种fe单原子纳米酶的制备及其用于亚硝酸盐检测方法的开发。

背景技术：

1、亚硝酸盐是自然界中最普遍的含氮化合物，广泛用于食品中肉质类的发色剂和防腐剂。但是，误食了过量的亚硝酸盐会导致亚硝酸盐类食物中毒，长期使用甚至会导致食道癌和胃癌，对人类身体健康造成危害。据报道，亚硝酸盐与人体血液中的血红蛋白结合后，会转化为高铁血红蛋白，从而干扰体内氧转运系统。世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会确定了食品中亚硝酸盐的最大日摄入量为0.06mg/kg/天。目前已报道多种定量分析检测亚硝酸盐的方法，包括电化学传感器法、色谱法、拉曼法、荧光光谱法和分光光度法等。虽然报道的这些方法可以实现亚硝酸盐的检测，但在选择性、灵敏性、可靠性等方面存在一定的缺陷，同时快速可视化检测仍然面临极大的挑战。因此，急需要开发一种可靠、简便、低成本的可视化亚硝酸检测新方法。

2、近几年来，纳米酶的研究兴起了一种新的研究热潮。而新型的单原子纳米酶因其金属缩小到原子水平，最大限度地增加了催化活性位点而备受关注。单原子纳米酶具有明确的电子结构和吸附性质，其最大的原子利用效率和独特的量子尺寸效应等优势被广泛应用于各个领域，包括：肿瘤细胞催化治疗、改善环境污染、光催化还原二氧化碳和电化学应用等。与传统的纳米酶相比，单原子纳米酶还具有低成本、高稳定性和高原子利用率等优点。目前为止，基于纳米酶的比色方法来检测食品中的no2-的研究已有报道，但是这些方法都是以亚硝酸盐诱导的单个颜色信号发生改变为基础，检测灵敏度低。因此，需要开发一种多信号变化的比色传感平台来消除检测no2-时环境以及仪器等外界干扰。同时，到目前为止还没有关于单原子纳米酶应用于食品中亚硝酸盐(no2-)检测的相关报道，而基于单原子纳米酶的可视化试纸条的研究也仍是空白。

3、因此，发展一种新型基于单原子纳米酶的比色分析试剂条检测方法，并实现多种样品中亚硝酸盐含量的测定是十分有意义的。

4、

技术实现思路

1、针对现有亚硝酸盐检测方法的不足，本发明的目的是提供一种新型的检测亚硝酸盐的方法，从而实现多种食品样品中亚硝酸盐的快速高效测定。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、制备一种fe单原子纳米酶，并以此设计一种新型检测亚硝酸盐方法，所述亚硝酸盐检测的试剂配方为：

4、缓冲溶液0.1 摩尔/升，7.5微升，ph=3-5

5、催化底物（显色）试剂2.5微升，浓度0.8-1.5微摩尔/升

6、催化剂1.00×10-4克/升，5-15微升

7、亚硝酸盐样品10微升

8、水不加或者适量

9、所述缓冲溶液为醋酸钠-醋酸缓冲溶液。

10、所述的催化底物（显色）试剂为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（tmb）溶液。

11、所述的催化剂为fe单原子纳米酶。

12、优选方案，所述亚硝酸盐检测试剂具体配方为：

13、醋酸钠-醋酸缓冲溶液ph=3.5，0.1 摩尔/升，7.5微升

14、3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(tmb)溶液    4毫摩尔/升，2.5微升

15、fe单原子纳米酶                     1.00×10-4克/升，10 微升

16、亚硝酸盐样品 10 微升

17、使用所述检测试剂的检测方法包括以下步骤：

18、1、在试纸条上滴加fe单原子纳米酶溶液，干燥；再滴加3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(tmb)和缓冲溶液于试纸条上，反应10 min；

19、2、将不同浓度的亚硝酸盐滴加到试纸条上，观察颜色变化，使用智能手机中的app读取rgb值，得到no2-浓度-rgb(b)值标准曲线；

20、3、然后再使用加入收集的待测样品制备成待测液，反应，观察颜色变化；同步制备不含亚硝酸盐的溶液的空白对照样品；

21、4、使用智能手机中的app读取rgb (b)值，再根据得到的标准曲线进行分析，得到亚硝酸盐的实际浓度。

22、下面对本发明做进一步的解释和说明：

23、本发明的原理依据为：fe单原子纳米酶可以催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（tmb）氧化为氧化态tmb（oxtmb），溶液由无色变为蓝色，而加入亚硝酸盐（no2-）后，溶液由蓝色变为绿色，no2-浓度增大到一定程度后最终变为黄色。fe单原子纳米酶催化氧化tmb为oxtmb后，亚硝酸盐再和oxtmb发生重氮化反应，消耗oxtmb，生成重氮化产物，发生颜色改变，进而可灵敏快速地测定no2-。

24、本发明中，检测试剂在没有亚硝酸盐存在时，fe单原子纳米酶催化tmb氧化为oxtmb后，溶液颜色只会由无色变为蓝色。而在亚硝酸盐存在下，颜色会变为绿色或者黄色。

25、若要得到亚硝酸盐的准确数值，可以在相同的检测条件下，通过智能手机中的app读取不同浓度的亚硝酸盐标准溶液颜色的rgb（b）值，获得工作曲线；再通过待测样品与标准曲线的rgb（b）值对比，即可得到亚硝酸盐浓度的准确数值。

26、与现有亚硝酸盐检测方法相比，本发明的创新性在于：

27、1、本发明的亚硝酸盐试纸条检测方法比传统的比色法更简便，更直观。

28、2、fe单原子纳米酶催化tmb生成蓝色oxtmb溶液，灵敏度更高；而oxtmb和no2-发生重氮化反应，使得反应具有优异的选择性。

29、3、fe单原子纳米酶催化活性优异，制备简单，因此本发明成本低。

30、4、本发明可适用于各种样品中亚硝酸盐含量的测定。

31、5、本发明可实现便携式手机支持的数据读取模式下亚硝酸盐的快速检测，比传统的试纸条半定量方法更准确。

32、

技术特征：

1.一种基于fe单原子纳米酶的亚硝酸盐检测方法，其特征在于，所述方法为采用亚硝酸盐检测试剂制备试纸条再进行测试，所述检测试剂具体配方为：

2.根据权利要求1所述的一种亚硝酸盐检测方法，其特征在于，所述亚硝酸盐检测试剂具体配方为：

3.根据权利要求1所述的一种亚硝酸盐检测方法，其特征在于，所述所用的催化剂fe单原子纳米酶的制备方法为：首先，zn(no3)2·6h2o (4 mmol) 和乙酰丙酮铁fe(acac)3（0.4mmol）通过超声溶解在30 ml甲醇中形成均匀溶液a，然后2-甲基咪唑(16 mmol)通过超声溶解在30 ml甲醇中形成均匀溶液b；然后将b溶液慢慢加入a溶液中，搅拌1h，再将混合物转移到含有聚四氟乙烯的反应釜中，在120oc下反应4小时；冷却后，用dmf和甲醇分别洗涤混合物3次，离心收集，在70oc真空干燥，得到前驱体fe@zif-8；制备的fe@zif-8前驱体粉末放入瓷船中，在氮气（n2）条件下，在900oc下煅烧3h；加热速率为5 oc/min；冷却后，得到黑色粉末，即fe单原子纳米酶。

技术总结
本发明提供了一种基于Fe单原子纳米酶检测食品中亚硝酸盐的方法。本发明属于食品检测技术领域，涉及一种正十二面体Fe单原子纳米酶的制备及其用于亚硝酸盐检测的新方法。该检测试剂由催化底物（显色）试剂、催化剂和缓冲溶液组成。使用的方法是：催化剂滴加在试纸上制成试纸条，再将催化底物（显色剂）和收集到的待测样品制备成溶液，分别滴在干燥好的试纸孵育一定时间，等待试纸条变色，再用智能手机中APP（ColorDetector）读取试纸条颜色的RGB值。该法具有简单、方便、可视化等优点，适用于各种食品样品中亚硝酸盐含量的测定。

技术研发人员：刘美玲,刘静,罗珞,赵文应,张友玉
受保护的技术使用者：湖南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13