亞硝酸鹽作為食品添加劑,可以延長食品的保質期,但過量攝入可致中毒,甚至轉化為致癌物。同時,亞硝酸鹽在生物體內也扮演著微妙角色,如調節血管功能、增強免疫抗菌能力,其研究不僅關乎食品安全,更觸及生命科學的深層機制。
為了更準確地檢測出亞硝酸鹽的存在,近日,中國科學院合肥物質科學研究院固體所研究員蔣長龍、副研究員楊亮團隊成功設計出了一種新方法,制備出了針對亞硝酸鹽熒光可視化快檢的材料——雙發射比率熒光材料。相關研究成果發表在《危害物材料》期刊上。
“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‘手套傳感器’就制作完成。當手套接觸硝酸鹽時,手套的熒光顏色逐漸由紅色變為藍色,就能判斷食物中的亞硝酸鹽超標了。”蔣長龍向《中國科學報》介紹。
檢測有害物質的新方法
近年來,檢測人員已經能夠通過使用傳統技術,如電化學、比色法、紫外可見吸收法和色譜法等來識別環境中存在的危害,但這些方法往往存在檢測程序繁瑣、儀器昂貴、視覺半定量能力差、耗時等問題,阻礙了實際應用。
熒光可視化檢測技術具有簡單、快速、高靈敏度和易于可視化的優勢,是做環境有害物分析的優質候選者。
“熒光是一種物理現象,當某種常溫物質吸收某種波長的入射光(通常是紫外線或X射線)能量后,進入激發態,并且在較短時間內發射出比吸收光能量低的出射光,這種性質的出射光被稱為熒光。熒光顏色各異,通常具有較長的發射波長,且停止激發后仍能持續發光一段時間,但強度會逐漸減弱,直至消失。”蔣長龍向《中國科學報》介紹。
熒光檢測機理基于特定分子在吸收光能后躍遷至激發態,隨后以光輻射形式釋放能量返回基態,這個過程即熒光發射,這一過程不僅依賴于分子結構,還受環境因素影響。
蔣長龍解釋說,“我們可以用氣球模擬演示熒光檢測機理:先給氣球充氣,這一過程對應著特定分子在吸收光能后躍遷至激發態,然后戳破氣球,釋放能量返回基態,熒光的產生與這一過程類似。”
此次工作中,研究團隊提出了一種創新的檢測方法——熒光可視化快檢技術,該方法先利用紫外光激發熒光團,再通過肉眼觀察熒光的產生、猝滅或強弱變化,實現對待測物的快速、可視化檢測。
蔣長龍介紹,熒光可視化快檢技術已被初步應用于檢測食品中的有害物質,如重金屬離子、農藥殘留及添加劑等。該技術通過熒光傳感器與待測物的相互作用,使發光物質的熒光信號發生變化,從而實現對目標物的快速定性及定量檢測。
“手套”傳感器檢測亞硝酸鹽的示意圖。受訪者供圖
開發多種熒光材料
為了更好地應用熒光現象,科研人員需要盡可能發揮熒光材料的優點。因此,開發多種適用于不同環境的熒光材料就顯得很重要。單色熒光檢測技術與比率熒光檢測技術是兩種關鍵的熒光檢測方法。
楊亮介紹,單色熒光檢測技術側重于單一波長下熒光強度的測量。該方法簡便易行,是熒光分析中最基礎且廣泛應用的手段之一。然而,單色熒光檢測易受外界干擾,如光源穩定性、檢測器靈敏度及樣品基質效應等,均可能對結果產生顯著影響。
比率熒光檢測技術作為一種先進的熒光檢測策略,其核心在于能夠同時監測兩個或多個波長下的熒光信號變化,并計算這些信號之間的比率。這種方法的優勢在于其固有的自校準特性,即能夠部分抵消由激發光強度波動、樣品濃度不均一或光路系統效率變化等外部因素引起的誤差。
比率熒光檢測技術通過比較不同波長下熒光強度的相對變化,能顯著提高測量的穩定性和準確性。此外,熒光傳感器設計得當,就能夠響應不同的分析物或環境變化,比率熒光還能提供豐富的分子信息,增強檢測的選擇性和靈敏度。
楊亮指出,優點頗多的比率熒光檢測技術對材料要求也很高,需要綜合考慮材料的結構設計、制備工藝和應用需求,是一項復雜而具有挑戰性的科學研究任務。
此次工作中,研究團隊開發了一種新型的雙發射比率熒光材料。這種材料在接觸亞硝酸鹽后,會產生肉眼可見的光學顏色變化,具有出色的抗光漂白性。這些特性使得它在實際生活運用中具有巨大的應用潛力。
比如,將該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“手套傳感器”就制作完成。再通過手套表面熒光顏色的變化,就可以驗證亞硝酸鹽是否超標。
蔣長龍表示,“雙發射比率熒光材料在亞硝酸鹽檢測方面的表現,不僅為食品和環境中危險物質的檢測提供了創新的解決方案,還開發出新的研究方向。未來,我們將繼續深入研究并拓展應用,期待它能發揮更加重要的作用。”
相關論文信息:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135471
......
各有關單位:“第18屆中國在線分析儀器應用及發展國際論壇暨展覽會(簡稱CIOAE2025)”籌備工作已就緒,在學界與業界的院士、專家、學者、企業家的大力支持下,以“高效、優質、節能、安全、環保”為主題......
各理事、會員單位: 中國儀器儀表行業協會分析儀器分會第八屆五次理事會暨會員代表大會、2025年分析儀器產業報告會,將于2025年11月5日至7日在湖南省長沙市美雅斯國際酒店(長沙......
半導體行業是一個技術密集型的行業,其生產工藝復雜,設備精密度要求高,整體流程涉及到成百上千道工序。隨著半導體制造工藝越來越高,其制造難度及品質管控也在呈指數級增長。因此,對材料純度、制造精度等都提出極......
合成大麻素是新精神活性物質中結構類型最為多樣、濫用范圍最為廣泛的一類毒品,實現其高靈敏、抗干擾現場檢測對維護生命健康和社會穩定具有重要意義。中國科學院新疆理化技術研究所痕量化學物質感知團隊在合成大麻素......
為便于供應商及時了解政府采購信息,根據《財政部關于開展政府采購意向公開工作的通知》(財庫〔2020〕10號)等有關規定,現將浙江醫院2025年8月至10月采購意向公開如下:采購單位浙江醫院采購項目名稱......
根據《化妝品標準制修訂工作程序規定(試行)》,國家藥監局化妝品標準化技術委員會組織開展了2025年化妝品標準制修訂項目立項遴選工作。經公開征集立項建議、標委會組織審查,擬將34項化妝品標準制修訂項目列......
科研機構的評審人可能對研究者存在“聲望偏見”。一項近日發表在《研究評估》上的論文為匿名評審機制能減少系統性偏見的觀點提供了新的例證。當澳大利亞一家機構將申請流程匿名化后,更多博士后獲得了使用尖端科學儀......
廣電計量(002967)7月22日晚間發布向特定對象發行A股股票預案的公告,擬募集資金13億元,用于衛星互聯網、航空裝備、新一代人工智能芯片、數據智能等戰略性產能投資,募投項目均是國家新質生產力代表性......
2025年7月17日,“質析毫微?譜繪萬象”半導體痕量成分檢測技術交流會在中國科學院上海應用物理研究所學術交流中心隆重舉行。本次會議由中國物理學會質譜分會、北京雪迪龍科技股份有限公司聯合主辦,中國科學......