光譜技術在食品安全檢測中的應用研究.pdf

1、近年來，食品安全問題由于嚴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注。光譜技術已廣泛的應用于物質(zhì)的化學和物理分析中，而拉曼光譜技術特別是表面增強拉曼光譜技術和局域表面等離子體共振光譜技術在食品安全檢測方面具有獨特的優(yōu)勢。本文針對這兩種光譜技術在食品安全方面的應用進行了基礎研究，提供了靈敏度好，高選擇性，操作方便的檢測技術。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添加劑，二是重金屬

2、超標而造成的水質(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)，通過理論計算，實驗測試等多種手段，對其進行了系統(tǒng)的分析與討論，具體結果如下:
　　(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，木糖醇分子的構建及其電子結構進行理論的研究。
　　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雜，在這種體系中，拉曼散射測量結果包含了

3、多種成分的拉曼光譜，為了準確的測量食品中有害分子的含量，我們必須知道分子的準確拉曼光譜圖，此外我們還需要知道更豐富的的電子結構信息，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，木糖醇分子空間結構，原子上Mulliken電荷分布，極化率等，并且計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)幾何構型的基礎上，采用含時密度泛函(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，表面增強拉曼光譜，預共振拉曼光譜。將理論的自然拉曼光譜，表面增強拉曼光譜分別與實驗的自然拉曼光譜和表面增強拉曼光譜進行對比和分析，結果顯示了很好一致性。同時也給出了其空間結構參數(shù)、振動模指認等數(shù)據(jù)來確定其拉曼特征峰。

5、r>　　(3)表面增強拉曼散射技術對水中的重金屬鉛離子進行檢測
　　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拉曼散射技術檢測水中的鉛離子。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性質(zhì)進行分析研究金納米球。描述了表面增強拉曼光譜檢測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度增強，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
　　我們報道了利用半導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摻雜Cu2-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+。通過實驗研究，我們提供了一種新型的方法，即利用半導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