科普
亞硝酸鹽是否超標(biāo),，戴“手套”一摸就知道
2024/10/24 16:04 來源：中國科學(xué)報(bào) 閱讀：1.4萬
亞硝酸鹽作為食品添加劑,，可以延長食品的保質(zhì)期，但過量攝入可致中毒,，甚至轉(zhuǎn)化為致癌物,。同時(shí)，亞硝酸鹽在生物體內(nèi)扮演著微妙的角色,，如調(diào)節(jié)血管功能,、增強(qiáng)免疫抗菌能力。因此,，其研究不僅關(guān)乎食品安全,，更觸及生命科學(xué)的深層機(jī)制。
為了更準(zhǔn)確檢測出亞硝酸鹽,，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所研究員蔣長龍,、副研究員楊亮團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種新方法,，制備出針對(duì)亞硝酸鹽的熒光可視化快檢材料——雙發(fā)射比率熒光材料。將封裝了這種材料的溫敏性水凝膠溶液涂覆在普通手套上,，一個(gè)能判斷亞硝酸鹽是否超標(biāo)的“手套傳感器”就制作完成了,。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《危害物材料》,。
檢測有害物質(zhì)的新方法
近年來,，檢測人員已能夠通過使用電化學(xué)法、比色法,、紫外可見吸收法和色譜法等識(shí)別環(huán)境中存在的危害,，但這些方法往往存在檢測程序煩瑣、儀器價(jià)格昂貴,、視覺半定量能力差,、耗時(shí)等問題，阻礙了實(shí)際應(yīng)用,。
熒光可視化檢測技術(shù)具有簡單,、快速、高靈敏度和易于可視化的優(yōu)勢,，是做環(huán)境有害物分析的優(yōu)質(zhì)候選者,。
“熒光是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)某種常溫物質(zhì)吸收某種波長的入射光——通常是紫外線或X射線能量后,，進(jìn)入激發(fā)態(tài),，并在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)射出比吸收光能量低的出射光，這種性質(zhì)的出射光被稱為熒光,。熒光顏色各異,，通常具有較長的發(fā)射波長，且停止激發(fā)后仍能持續(xù)發(fā)光一段時(shí)間,，但強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱,，直至消失?！笔Y長龍向《中國科學(xué)報(bào)》介紹,。
熒光檢測機(jī)理基于熒光發(fā)射，即特定分子在吸收光能后躍遷至激發(fā)態(tài),，隨后以光輻射形式釋放能量返回基態(tài)的過程,，這一過程不僅依賴于分子結(jié)構(gòu)，還受環(huán)境因素的影響,。
蔣長龍解釋說：“我們可以用氣球模擬演示熒光檢測機(jī)理——先給氣球充氣,，對(duì)應(yīng)特定分子在吸收光能后躍遷至激發(fā)態(tài)，然后戳破氣球,，對(duì)應(yīng)釋放能量返回基態(tài),，熒光的產(chǎn)生與這一過程類似,。”
此次,，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新的檢測方法——熒光可視化快檢技術(shù),，即先利用紫外光激發(fā)熒光團(tuán)，再通過肉眼觀察熒光的產(chǎn)生,、猝滅或強(qiáng)弱變化,，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測物的快速、可視化檢測,。
蔣長龍表示,，熒光可視化快檢技術(shù)已初步用于食品中重金屬離子、農(nóng)藥殘留及添加劑等有害物質(zhì)的檢測,。該技術(shù)通過熒光傳感器與待測物的相互作用,，使發(fā)光物質(zhì)的熒光信號(hào)發(fā)生變化,，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的快速定性及定量檢測,。
開發(fā)多種熒光材料
為了更好地應(yīng)用熒光現(xiàn)象，科研人員需要盡可能發(fā)揮熒光材料的優(yōu)點(diǎn),。因此,，開發(fā)多種適用于不同環(huán)境的熒光材料十分重要。單色熒光檢測技術(shù)與比率熒光檢測技術(shù)是兩種關(guān)鍵的熒光檢測方法,。
楊亮介紹,，單色熒光檢測技術(shù)側(cè)重于單一波長下熒光強(qiáng)度的測量。該方法簡便易行,，是熒光分析中最基礎(chǔ)且廣泛應(yīng)用的手段之一,。然而，單色熒光檢測易受外界干擾,，如光源穩(wěn)定性,、檢測器靈敏度及樣品基質(zhì)效應(yīng)等，均可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響,。
比率熒光檢測技術(shù)作為一種先進(jìn)的熒光檢測策略,，其核心在于能夠同時(shí)監(jiān)測兩個(gè)或多個(gè)波長下的熒光信號(hào)變化，并計(jì)算這些信號(hào)之間的比率,。這種方法的優(yōu)勢在于其固有的自校準(zhǔn)特性,，即能夠部分消除由激發(fā)光強(qiáng)度波動(dòng)、樣品濃度不均一或光路系統(tǒng)效率變化等外部因素引起的誤差,。
比率熒光檢測技術(shù)通過比較不同波長下熒光強(qiáng)度的相對(duì)變化,，能顯著提高測量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。此外,，如果熒光傳感器設(shè)計(jì)得當(dāng),，就能夠響應(yīng)不同的分析物或環(huán)境變化,，還能提供豐富的分子信息，增強(qiáng)檢測的選擇性和靈敏度,。
楊亮指出,，優(yōu)點(diǎn)頗多的比率熒光檢測技術(shù)對(duì)材料要求很高，需要綜合考慮材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),、制備工藝和應(yīng)用需求,，是一項(xiàng)復(fù)雜而具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)研究任務(wù)。
在該工作中,，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的雙發(fā)射比率熒光材料,。這種材料在接觸亞硝酸鹽后，會(huì)產(chǎn)生肉眼可見的光學(xué)顏色變化,，具有出色的抗光漂白性,。這些特性使得它在實(shí)際生活中具有巨大的應(yīng)用潛力。
“只要將這種材料封裝在溫敏性水凝膠中,，然后將水凝膠溶液涂覆在普通手套表面,，一個(gè)‘手套傳感器’就制作完成了。當(dāng)手套接觸亞硝酸鹽時(shí),，如果手套的熒光顏色逐漸由紅色變?yōu)樗{(lán)色,，就能斷定食物中的亞硝酸鹽超標(biāo)了?！笔Y長龍告訴《中國科學(xué)報(bào)》,。
蔣長龍表示：“雙發(fā)射比率熒光材料在亞硝酸鹽檢測方面的表現(xiàn)，不僅為食品和環(huán)境中危險(xiǎn)物質(zhì)的檢測提供了創(chuàng)新的解決方案,，而且拓展出新的研究方向,。未來，我們將繼續(xù)深入研究并拓展其應(yīng)用,，期待它能發(fā)揮更加重要的作用,。”（王敏 李凌飛）