基本信息
- 项目名称：
- 变色囊泡三聚氰胺检测剂在食品检测中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 近年来，三聚氰胺引发的食品安全事件被广泛关注。我们可以提供一种新型三聚氰胺的检测剂，秉承其长，摒弃其短。在反复大量的试验过程中，我们研制出变色囊泡三聚氰胺检测剂，它具有响应快，灵敏度高，稳定，制备成本低，选择性好，准确可靠，样品不需要特殊预处理等特点，可以实现三聚氰胺浓度的实时快速检测。这为厂家和销售商批量检测三聚氰胺提供了可能。
- 详细介绍：
- 在室温环境下，变色囊泡三聚氰胺检测剂检测一组三聚氰胺的检测时间为数十分钟，目前可以检测到100ppm。并且具有很好的重复性和再现性。与传统的三聚氰胺检测技术相比，我们产品最突出特点是检测思路新颖，没有受传统检测技术的影响，回归检测的本质，抓住待检测物质的分子结构特点，基于分子动力学、热力学进行识别分子的设计， 从分子层次研究变色囊泡的形成过程以及聚集形态，并采用光谱学对可视化过程进行了研究。因此，我们的技术有很高的科学性。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 我们研究的是基于检测本质——分子识别可视化技术的三聚氰胺快速检测剂。它主要由两部分构成，识别分子和显色元件。我们实验室设计合成的Bola型两亲分子作为识别分子，它可以和三聚氰胺发生特异性结合；显色元件由聚联乙炔变色囊泡构成，它是一种灵敏度极高具有变色效应的蓝色双分子层膜结构，受外界刺激时，颜色会发生变化。基本思路如下： （1）识别分子探针分子结构的设计和合成； ① 我们采用分子动力学（MD）方法研究、筛选出能与三聚氰胺有相互作用的氨基酸、维生素等及其以及相关两亲分子的结构 ② 用等温滴定量热（ITC）验证模拟结果 ③ 合成识别分子 （2）可视化感受元件的构建； ① 将识别分子以疏水链锚于聚联乙炔变色囊泡 ② 筛选、优化变色囊泡膜材 ③ 优化实验条件(温度，湿度，pH值等条件），寻找最佳检测环境 （3）聚联乙炔囊泡变色过程的热力学及电位研究； ① 三聚氰胺与变色囊泡三聚氰胺检测剂的亲和度分析 ② 三聚氰胺与变色囊泡三聚氰胺检测剂相互作用的热力学变化
科学性、先进性
- 与一般检测三聚氰胺方法不同的是，我们避免了传统检测方法是从待检测物的性质出发的盲区，减少了“假阴性”和“假阳性”的困扰。提出检测的新思路，从检测的本质——分子识别着手，根据待检测物的分子结构，设计出能与之有特异性识别的分子，并将识别信号通过变色囊泡这个视觉感受元件以颜色变化表达出来，以实现三聚氰胺的便捷可视化检测。 以分子识别作为检测的核心思想，这是我们作品最大的创新点。同时，我们的产品还实现了三聚氰胺检测的可视化，将三聚氰胺的检测方法从大型仪器检测转变为小巧便携的试剂，类似与pH试纸一样，直接用肉眼可以观测。这也是一大亮点。
获奖情况及鉴定结果
- 作品已有相关文章发表： [1]Molecular Recognition of Melamine by Vesicles Spontaneously Formed from Orotic Acid Derived Bolaamphiphiles. Journal of Physical Chemistry B,2011,115,1798–1806.（IF：4.24） 基于乳清酸的Bola型表面活性剂的合成及分子识别三聚氰胺的研究. Journal of Physical Chemistry B,2011,115,1798–1806. (影响因子：4.24) [2] 聚联乙炔囊泡在三聚氰胺可视化识别中的应用.(待发表) [3]表面活性剂-聚乙二醇体系的低场核磁共振研究.(待发表）. [4]表面活性剂的介观模拟方法研究进展.(待发表）.
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利
作品可展示的形式
- 实物，产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：将待测样品浓缩，取1mL的待测样品，加入蓝色的变色囊泡三聚氰胺检测剂，室温下放置，观察实验结果。一小时后，如果待测样品中有三聚氰胺存在，变色囊泡三聚氰胺检测剂会发生变色。且三聚氰胺浓度越大，变色程度越大，由紫色逐渐过渡成红色。 技术特点和优势：样品前处理简单，只需将待测样品浓缩；操作简便，将浓缩后的待测样品和变色囊泡三聚氰胺检测剂混合即可，使用者无需接受专门培训；成本低廉，一盒变色囊泡三聚氰胺检测剂可以检测10个待测样品，成本只需5元；检测时间短，酶联法检测需要数小时，而变色囊泡三聚氰胺检测剂只需数十分钟。 适应范围：食品检测、化学检测 推广前景：这种操作简单的传感器可以广泛应用在检测行业中，设计出探针分子插在囊泡传感器上，即可检测出待测物。这为监测食品质量和提高相关食品检测产业的整体水平提供了保证。它可满足大部分食品检测行业需求，市场前景广阔，具有较高的经济效益与社会效益。
同类课题研究水平概述
- 目前较成熟的检测三聚氰胺的方法主要有如下几种： （1）气相色谱-质谱联用法 试样中的三聚氰胺用三氯乙酸溶液经超声提取，经混合型阳离子交换固相萃取柱净化，以气相色谱质谱联用仪进行定性和定量。单一样品的检测时间约30min。 （2）液相色谱法 较为常用，其原理是用乙腈作为原料乳中的蛋白质沉淀剂和三聚氰胺提取剂，强阳离子交换色谱柱分离，高效液相色谱- 紫外检测器/二极管阵列检测器检测，外标法定量。 用高效液相色谱法检测三聚氰胺，由于强阳离子交换色谱的流动相为酸性体系，结束实验时应以中性流动相冲洗仪器系统进行维护；如果保留时间或柱压发生明显的变化，应检测离子交换色谱柱的柱效以保证检测结果的可靠性；使用不同的离子交换色谱柱时，其保留时间有较大的差异，要对色谱条件进行优化。 此种方法需要高昂的高效液相色谱仪，三聚氰胺呈弱碱性(弱阳离子化合物)，净化过程一般应选择阳离子交换柱，需要买价格较贵的离子对试剂，检测成本高，且检测前需要用固相萃取法对样品进行前处理。 （2）LC-MS/MS 检测食品基质中三聚氰胺和三聚氰酸 此种方法是建立在液相色谱法基础上的优化，此方法中流动相不含离子对试剂，可以用于质谱检测。检测过程有所简化，无须添加离子对试剂，三聚氰胺就可得到良好的保留与分离，避免了配制离子对流动相的复杂过程；延长了色谱柱的使用寿命；提高了检测的灵敏度。 然而上述检测方法不能实现快速检测，虽然检测技术很好用，但是并不具有快速推广应用的条件。首先，造价动辄几十万、上百万元；其次，长达几小时的检测时间也成为三种主流检测方法的短板；另外，对样品的预处理也是制约三聚氰胺检测的瓶颈。最关键的是，在实际的检测中，还存在大量“假阴性”和“假阳性”的困扰。最后，尽管检测手段层出不穷，不法添加物存在多样性，所以目前检测三聚氰胺的方法从本质上存在对目标物进行预先假设的盲区。因此，对传统分析科学理论与方法的一个重大挑战就是如何现场、快速、准确地检测各类危险物质。
