光譜技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，食品安全問題由于嚴(yán)重地危害人類健康和造成環(huán)境的污染引起了人們越來越多的關(guān)注。光譜技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于物質(zhì)的化學(xué)和物理分析中，而拉曼光譜技術(shù)特別是表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)和局域表面等離子體共振光譜技術(shù)在食品安全檢測方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。本文針對這兩種光譜技術(shù)在食品安全方面的應(yīng)用進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，提供了靈敏度好，高選擇性，操作方便的檢測技術(shù)。食品安全的問題中有兩個方面最為突出，其一是一些人為了商業(yè)利益非法的添加一些有害的化學(xué)添加劑，二是重金屬

2、超標(biāo)而造成的水質(zhì)與食品的污染。本文就這兩種問題中挑選了最為典型的幾種物質(zhì)，通過理論計(jì)算，實(shí)驗(yàn)測試等多種手段，對其進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與討論，具體結(jié)果如下:
　　(1)基于密度泛函理論對異硫氰基-孔雀石綠，三聚氰胺，氰尿酸，木糖醇分子的構(gòu)建及其電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論的研究。
　　三聚氰胺，氰尿酸分子由于高氮含量被非法的用作食品添加劑，還有一些將有害物質(zhì)冒充木糖醇加入食品中。由于食品的組成成分非常復(fù)雜，在這種體系中，拉曼散射測量結(jié)果包含了

3、多種成分的拉曼光譜，為了準(zhǔn)確的測量食品中有害分子的含量，我們必須知道分子的準(zhǔn)確拉曼光譜圖，此外我們還需要知道更豐富的的電子結(jié)構(gòu)信息，以便于識別和分析。本文采用密度泛函理論在B3LYP/6-311G*水平下研究了三聚氰胺，氰尿酸，木糖醇分子空間結(jié)構(gòu)，原子上Mulliken電荷分布，極化率等，并且計(jì)算獲得前線分子軌道(最高占據(jù)軌道(HOMO)、最低空軌道(LUMO)）。在優(yōu)化得到的基態(tài)幾何構(gòu)型的基礎(chǔ)上，采用含時(shí)密度泛函(TD-DFT)方法研

4、究了其電子吸收光譜的性質(zhì)。
　　(2)三聚氰胺，氰尿酸，木糖醇食品分子的拉曼光譜的密度泛函理論研究
　　利用密度泛函理論在B3LYP-6-311G*水平下分別計(jì)算了三聚氰胺，氰尿酸，木糖醇分子的理論拉曼光譜，表面增強(qiáng)拉曼光譜，預(yù)共振拉曼光譜。將理論的自然拉曼光譜，表面增強(qiáng)拉曼光譜分別與實(shí)驗(yàn)的自然拉曼光譜和表面增強(qiáng)拉曼光譜進(jìn)行對比和分析，結(jié)果顯示了很好一致性。同時(shí)也給出了其空間結(jié)構(gòu)參數(shù)、振動模指認(rèn)等數(shù)據(jù)來確定其拉曼特征峰。

5、r>　　(3)表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)對水中的重金屬鉛離子進(jìn)行檢測
　　基于谷胱甘肽和4-巰基吡啶修飾的金納米粒子用于高靈敏度的表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)檢測水中的鉛離子。首先利用檸檬酸鈉還原氯金酸溶液的方法制備金納米球，并對金納米粒子的形貌及光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析研究金納米球。描述了表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測Pb2+制備過程，首先制備谷胱甘肽和4-巰基吡啶修飾的金納米粒子，4-巰基吡啶作為拉曼特征分子，當(dāng)加入Pb2+后，金納米粒子產(chǎn)生聚集，使得4-巰

6、基吡啶的拉曼光譜強(qiáng)度增強(qiáng)，從而可以間接的檢測出溶液中含有重金屬鉛離子。從紫外可見吸收光譜，電子顯微鏡，還有直觀的顏色變化結(jié)果中，都可以證明這種方法可以有效地檢測水中的重金屬離子。
　　(4)Cu2-xS納米粒子的局域表面等離子共振(LSPR)吸收光譜對Pb2+的檢測
　　我們報(bào)道了利用半導(dǎo)體納米晶體檢測水中的重金屬鉛離子。首先通過一種簡單的方法制備了重?fù)诫sCu2-xS，納米晶體。并證明了其在近紅外有局域表面等離子共振吸收光譜

7、。并通過油酸的改變，可以對其近紅外的表面等離子共振吸收光譜線性調(diào)節(jié)。通過谷胱甘肽包裹的Cu2-xS納米晶體產(chǎn)生高靈敏度的局域表面等離子共振吸收峰值，當(dāng)溶液中加入重金屬鉛離子后，谷胱甘肽包裹的Cu2-xS納米晶體產(chǎn)生聚集，從而使得LSPR吸收峰產(chǎn)生頻移。在最優(yōu)化的條件下，我們的檢測靈敏度為0.25μM(52.5ppb)Pb2+。通過實(shí)驗(yàn)研究，我們提供了一種新型的方法，即利用半導(dǎo)體材料的表面等離子共振吸收峰值來檢測影響食品安全有害物質(zhì)。這就