[發明專利]用于亞硫酸(氫)鹽檢測的熒光探針及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201610272168.7
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105733566A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 曾林濤;徐俊超;潘健;吳風
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C07D209/60;C07D405/06;C07D401/06;G01N21/64
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明涉及高選擇性、高靈敏度檢測亞硫酸(氫)鹽的方法，尤其是一類用于亞硫酸(氫)鹽檢測的熒光探針及其制備方法與應用。

背景技術

近年來，隨著人們生活水平的提高，食品安全問題也越來越受到人們的關注。食品添加劑是引起食品問題的主要原因，在眾多的食品添加劑中，亞硫酸鹽是一種重要的食品防腐保鮮劑。由于亞硫酸鹽具有還原性，可以防止氧化酶對食品營養成分的破壞和顏色改變，能抑制微生物繁殖，因而具有漂白、防腐、抗氧化等作用，既可以作為果蔬的防腐保鮮劑，也可以作為防止食品變質的抑制劑。

然而，過多的亞硫酸鹽也是有危害的，它的毒性主要表現在以下幾個方面：(1)亞硫酸鹽類的食品添加劑使用過量，將會嚴重破壞食品中的營養物質，降低食品的營養價值；亞硫酸鹽能夠與氨基酸、蛋白質等物質發生反應，還能與多種維生素結合，特別是與維生素B₁發生不可逆的親核反應，會造成維生素B₁發生裂解，裂解為其它產物，維生素B₁就此被全部損失；此外，亞硫酸鹽還會促使細胞發生變異，誘導不飽和脂肪酸的氧化等危害。(2)人類食入過量的亞硫酸鹽會出現頭痛、惡心、暈眩及氣喘等不良反應。有證據表明，一些對亞硫酸鹽極其敏感的人，遇到非常低濃度的亞硫酸鹽時，支氣管會嚴重收縮導致哮喘加重。(3)如果是動物長期吃含有亞硫酸鹽的食物，會出現神經發炎、骨髓萎縮等不良的癥狀，這會對動物的成長帶來障礙。

鑒于亞硫酸鹽的這些嚴重副作用，迫切需要發展能夠高選擇性、高靈敏度檢測亞硫酸鹽的熒光探針。

光化學傳感器是近幾年來迅速發展起來的一個新的學科，它的出現和超分子科學的進展(分子組裝、主客體化學、氫鍵作用、疏水作用、光誘導電子轉移過程以及分子內電荷轉移等)密切相關。它的發展也和許多科學技術領域(生物化學、臨床醫學、藥物化學以及環境科學等)密切相關。由于上述的種種原因，有力地推動了光化學傳感器的發展。光化學傳感器按照其信號檢測的不同，可以分為熒光化學傳感器(FluorescentChemosensor)和比色化學傳感器(ColorimetricChemosensor)。熒光化學傳感器(熒光探針)主要是依靠熒光信號為檢測手段，通常有熒光的增強、淬滅或者發光波長的變化。比色化學傳感器則是借助于顏色的變化，通過肉眼觀察就可檢測，實際應用方便。用于對外來物種進行檢測的熒光化學傳感器的設計和研究，是近年來受到廣泛關注的一個課題。熒光傳感器的檢測過程是通過器件接受體部分對外來物種(包括陽離子，陰離子以及中性分子)進行選擇性接納，然后經過不同的機制如光誘導電子轉移(PET)或者能量轉移(LMCT)，金屬—配體電荷轉移(MLCT)，分子內電荷轉移(ICT)，分子間的激基絡合物，發生光學信號的變化，再通過器件的信號報告部分給出器件在接納物種過程中的信息變化。

通過分子的發光現象和吸收光譜的變化來探測分子間的相互作用，其優點可以概括為以下幾個方面：(1)方便快捷，具有很高的靈敏度；(2)可以利用光纖技術實現單細胞的實時檢測；(3)如果在吸收光譜上有比較大的變化，可以在不借助于任何儀器的情況下，直接通過顏色的變化來達到檢測的目的。許多分子結構因素和它所處的環境因素都可用來控制熒光發光效率和吸收光譜的變化。因此，如TICT發光、MLCT發光、LMCT發光、激基締合物和激基復合物發光以及和重原子效應、光誘導電子轉移、電子能量轉移等相關的光物理和光化學特征等都已成功地用于化學敏感器的設計中。

熒光化學傳感器由于其選擇性好、靈敏度高、響應時間快等特點，目前在生物分子的檢測中受到越來越廣泛的關注。現階段，對檢測亞硫酸鹽的熒光探針還很少，主要是兩種類型：一種是利用亞硫酸根與C＝N雙鍵或酯鍵加成實現熒光增強；另一種是將乙酰丙酸酯脫去達到熒光增強的目的。然而這些熒光探針的信號強度受到很多因素的影響(如pH、粘度、溫度)，所以無法用于檢測食品或生物復雜體系中亞硫酸鹽的含量。

2,3,3-三甲基-1-烷基苯并吲哚季銨鹽是一種強吸電子性質的熒光團，它的熒光最大發射波長處于465nm，并且具有較高的熒光量子效率(在乙醇中Φ＝0.36)，而且2位有活潑甲基存在，在堿性條件下易與芳香醛發生縮合反應。目前文獻報道的亞硫酸鹽化學傳感器很少，這些傳感器選擇性差、靈敏度低、熒光發射波長短，無法避免食品或生物復雜體系中其它物質的干擾，能夠實際應用的熒光探針幾乎沒有。

發明內容