基于金属有机框架荧光传感体系的构建及其在茶叶检测中的研究

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茶叶中其含有较多的矿物质,氨基酸以及茶多酚物质,对人的身体健康以及疾病预防方面起着很大的作用,因此已被广泛研究。然而,对茶叶中各种物质的检测往往局限于一些大型的仪器设备,这些方法虽然精确度较高,但是预处理复杂,并且需要专业的人员操作,往往限制了其的发展。此外,由于茶叶的营养价值及其独特的口味,而广受消费者欢迎,茶叶的种类和质量等级往往与价格存在着很大的相关性。因此,对茶叶种类的快速识别以及茶叶质量等级的评判则显得尤为重要。荧光金属有机框架材料(MOFs)作为一种新型的材料,由于其优异的特性被广泛运用于传感体系的构建当中,对不同物质进行识别。本文就以荧光Y-MOFs对茶叶中氟离子进行了检测,以Tb@Ui O-66-(COOH)2和Eu@Ui O-66-(COOH)2构建荧光传感阵列根据茶多酚差异对中国绿茶进行区分以及Ln-MOFs(1-3)构建荧光传感阵列根据有机分子差异对中国茶叶进行了区分。具体工作如下:(1)成功地设计并制备了具有纳米片形态的稀土金属有机框架材料(RE-MOFs)。以4,4,4,4-(卟啉-5,10,15,20-四烷基)四(苯甲酸)(简称“TCPP”)为卟啉基平面配体,以Y(Ⅲ)为金属中心,通过配位螯合形成Y-TCPP MOF纳米片(YTMNs)。基于YTMNs和氟离子之间独特的主客体效应,开发了一种用于氟离子检测的MOFs荧光传感器。在p H值为6的条件下,氟离子与YTMNs反应,YTMNs荧光恢复。因此,YTMNs被开发为一种具有高灵敏度和选择性的氟离子检测荧光纳米探针。更重要的是,中国茶叶碧螺春中氟离子的测定,验证了YTMNs纳米探针的实用性。(2)提出了一种基于Tb(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)掺杂Zr(IV)基金属有机框架的简便和快速的荧光传感阵列用于中国绿茶的区分。由于Tb@Ui O-66-(COOH)2和Eu@Ui O-66-(COOH)2具有较大的孔隙,茶多酚的酚羟基能够与自由的羧基配位被捕获到孔洞中,扰乱了配体电子结构并且抑制了向Tb(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)的能量传递效率,导致了荧光的淬灭。基于层次聚类分析(HCA)和线性判别分析(LDA),通过分析对茶多酚的荧光淬灭效应,利用该荧光传感阵列对不同种类和浓度的茶多酚进行了成功的分类。该阵列还根据茶多酚差异对中国绿茶样品的种类和等级进行了区分,为中国绿茶的识别提供了一个新的方法。(3)提出了一种基于Tb(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)混合镧系金属有机框架(Ln-MOFs)的荧光传感阵列用于中国茶叶的区分。首先,基于“天线效应”,当向Ln-MOFs(1-3)中加入有机分子茶多酚和氨基酸后,有机配体作为“天线”将能量分别传递给Tb(Ⅲ)和Eu(Ⅲ),使其产生不同的荧光变化。其次,Ln-MOFs(1-3)在365 nm,490 nm,546 nm,592 nm和616 nm处存在着多个荧光特征峰,可以对分析物进行多通道分析。通过主客体效应和荧光能量转移,Ln-MOFs(1-3)可以提供荧光峰值处的直观荧光信号变化。基于层次聚类分析(HCA)和线性判别分析(LDA),分析Ln-MOFs(1-3)对茶叶中5种茶多酚和11种主要氨基酸的不同荧光响应,准确地对它们进行了区分。此外,对不同种类和等级的中国茶叶的成功区分也验证了所提出的荧光传感阵列的实用性。总而言之,所提出的荧光传感阵列为中国茶叶的识别提供了一种新的方法,在茶叶相关产品的质量监测中具有潜在的应用价值。
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