食品品质荧光快速检测技术

本书结合近几年国内外荧光传感快速检测技术的研究文献及相关技术在食品品质检测中的应用研究，主要从半导体量子点、碳量子点、石墨烯量子点、上转换荧光纳米材料、有机荧光探针、聚集诱导发光荧光探针、多维光学传感技术、荧光纳米材料与分子印迹联用技术展开，系统介绍了荧光纳米材料的光学特性和制备方法，并重点探讨了荧光传感检测技术的原理，以及其在食品品质检测中的应用。对荧光传感检测的特异性、高效性与传统检测方法进行分析对比，深入阐述了基于荧光传感快速检测技术的分子作用机制。本书可供食品行业科研人员和企业监测人员使用，也可供高等院校食品相关专业师生参考。

第1章 半导体量子点荧光传感快速检测技术及应用 1
1.1 半导体量子点的定义 1
1.2 半导体量子点的特性 1
1.3 半导体量子点的制备方法 3
1.3.1 金属有机相合成法 3
1.3.2 水相胶体合成法 4
1.3.3 其他方法 5
1.4 半导体量子点的分类 6
1.4.1 单一量子点 6
1.4.2 核壳量子点 7
1.4.3 掺杂量子点 8
1.5 半导体量子点的表面修饰 10
1.5.1 半导体量子点的疏水性修饰 10
1.5.2 半导体量子点的亲水性修饰 11
1.6 半导体量子点荧光传感检测技术 12
1.6.1 半导体量子点的发光机制 12
1.6.2 半导体量子点光催化的机制 13
1.6.3 半导体量子点荧光共振能量转移机制 13
1.6.4 半导体量子点的荧光传感检测应用 14
1.7 金属量子点在食品品质检测中的应用 17
1.7.1 食源性致病菌检测 17
1.7.2 蛋白质检测 19
1.7.3 风味化合物检测 21
1.7.4 农兽药残留检测 21
1.7.5 加工过程危害物检测 22
1.8 展望 23
参考文献 24
第2章 碳量子点荧光传感快速检测技术及应用 29
2.1 碳量子点的定义 29
2.2 碳量子点的特性 29
2.2.1 紫外-可见吸收光 30
2.2.2 光致发光 30
2.2.3 上转换发光 32
2.2.4 激发/pH依赖性 32
2.2.5 光稳定性 34
2.2.6 毒性 34
2.3 碳量子点的来源及制备方法 35
2.3.1 自上而下法 35
2.3.2 自下而上法 37
2.4 碳量子点荧光传感检测技术 39
2.5 碳量子点在食品品质检测中的应用 40
2.5.1 农药残留检测 41
2.5.2 抗生素及兽药残留检测 44
2.5.3 生物毒素检测 44
2.5.4 食源性致病菌检测 45
2.5.5 金属离子检测 46
2.5.6 食品添加剂检测 46
2.5.7 食品中其他营养成分检测 47
2.6 展望 48
参考文献 49
第3章 石墨烯量子点荧光传感快速检测技术及应用 54
3.1 石墨烯量子点的定义 54
3.2 石墨烯量子点的理化性质 55
3.2.1 光学特性 56
3.2.2 细胞毒性 57
3.2.3 电催化活性 57
3.2.4 电化学发光 58
3.2.5 界面活性 58
3.3 石墨烯量子点的制备方法 58
3.3.1 尺寸大小调谐 59
3.3.2 表面化学调整策略 63
3.4 石墨烯量子点荧光传感检测技术 66
3.4.1 生物成像技术 66
3.4.2 生物性材料检测技术 68
3.4.3 荧光检测机制 70
3.5 石墨烯量子点在食品品质检测中的应用 78
3.5.1 无机离子检测 78
3.5.2 有机小分子检测 81
3.6 展望 82
参考文献 83
第4章 上转换荧光纳米材料传感快速检测技术及应用 87
4.1 上转换荧光纳米材料的定义 87
4.2 上转换荧光纳米材料的特性 88
4.2.1 上转换荧光纳米材料的光学特性 88
4.2.2 上转换荧光纳米材料的化学特性 90
4.2.3 上转换荧光纳米材料的生物相容性 90
4.3 上转换荧光纳米材料的制备方法 90
4.3.1 上转换荧光纳米材料的合成方法 90
4.3.2 上转换荧光纳米材料的改性和修饰方法 92
4.3.3 上转换荧光纳米材料的表征 94
4.4 上转换荧光纳米材料传感检测技术 94
4.4.1 基于荧光共振能量转移的传感 94
4.4.2 基于辐射能量转移的传感 96
4.4.3 基于电子转移的传感 97
4.4.4 基于非能量转移的传感 98
4.5 上转换荧光纳米材料在食品品质检测中的应用 99
4.5.1 农药残留检测 99
4.5.2 兽药残留检测 101
4.5.3 生物毒素检测 103
4.5.4 食源性致病菌检测 104
4.5.5 重金属检测 106
4.5.6 其他化学危害物检测 107
4.5.7 食品中其他成分检测 108
4.6 展望 109
参考文献 110
第5章 有机荧光探针传感快速检测技术及应用 114
5.1 有机荧光探针的定义 114
5.2 有机荧光探针的特性 114
5.3 有机荧光探针的设计原理 115
5.3.1 结合型荧光探针 116
5.3.2 化学反应型荧光探针 116
5.3.3 置换型荧光探针 117
5.4 有机荧光探针的响应机制 117
5.4.1 静态猝灭 117
5.4.2 动态猝灭 118
5.4.3 分子内电荷转移 121
5.4.4 内滤效应 122
5.4.5 聚集诱导发光 122
5.4.6 跨键能量转移 123
5.4.7 激发态分子内质子转移 123
5.5 有机荧光探针在食品品质检测中的应用 124
5.5.1 金属阳离子检测 124
5.5.2 阴离子检测 129
5.5.3 有机物检测 134
5.6 展望 137
参考文献 137
第6章 聚集诱导发光荧光探针传感快速检测技术及应用 143
6.1 聚集诱导发光荧光探针的定义和机制 143
6.1.1 聚集诱导发光荧光探针的定义 143
6.1.2 聚集诱导发光荧光探针的机制 144
6.2 聚集诱导发光荧光探针的设计策略 146
6.2.1 AIE分子探针和AIE纳米颗粒探针 147
6.2.2 AIE体系 149
6.3 聚集诱导发光荧光探针传感检测技术 157
6.3.1 溶解度的变化 157
6.3.2 静电相互作用 158
6.3.3 氢键 159
6.3.4 疏水相互作用 160
6.4 聚集诱导发光荧光探针在食品品质检测中的应用 160
6.4.1 小分子检测 161
6.4.2 大分子检测 164
6.4.3 病原体检测 165
6.4.4 离子检测 166
6.4.5 其他应用 168
6.5 展望 169
参考文献 171
第7章 多维光学传感技术及应用 177
7.1 多维光学传感技术的定义 177
7.1.1 传感器阵列 177
7.1.2 Lab-on-a-molecule/纳米颗粒 177
7.1.3 智能芯片 178
7.2 多维光学传感技术的特性 178
7.3 多维光学传感技术与信息处理研究 179
7.3.1 主成分分析 180
7.3.2 线性判别分析 182
7.3.3 层次聚类分析 184
7.3.4 人工神经网络 186
7.3.5 支持向量机 187
7.3.6 其他分析方法 188
7.4 多维光学传感技术的纳米微型化 188
7.5 多维光学传感技术在食品品质检测中的应用 192
7.5.1 重金属离子的分析检测 193
7.5.2 蛋白质的分析检测 194
7.5.3 微生物的分析检测 195
7.5.4 气体小分子的分析检测 196
7.5.5 农药的分析检测 197
7.5.6 食品及饮料的分析检测 198
7.5.7 其他物质的分析检测 200
7.6 展望 201
参考文献 203
第8章 荧光纳米材料与分子印迹联用技术及应用 209
8.1 分子印迹技术 209
8.1.1 分子印迹技术的定义 209
8.1.2 分子印迹技术的基本原理 209
8.1.3 分子印迹技术的分类 209
8.1.4 分子印迹技术的应用 211
8.2 分子印迹聚合物的制备 213
8.2.1 分子印迹聚合物的制备原理及过程 213
8.2.2 分子印迹聚合物的合成方法 215
8.2.3 分子印迹聚合物的构建策略 217
8.3 荧光纳米材料与分子印迹联用技术的特性 220
8.3.1 荧光纳米材料的特性 221
8.3.2 分子印迹技术的特性 224
8.3.3 荧光印迹聚合物的特性 224
8.4 荧光纳米材料与分子印迹聚合物联用的传感检测技术 225
8.4.1 荧光猝灭 225
8.4.2 荧光增强 226
8.4.3 比率传感 227
8.4.4 波长偏移 227
8.5 荧光纳米材料与分子印迹联用技术在食品品质检测中的应用 227
8.5.1 量子点与分子印迹技术联用的应用 227
8.5.2 碳量子点与分子印迹技术联用的应用 232
8.6 展望 234
参考文献 234