纳米检测技术在食品安全中的应用.ppt

纳米检测技术在食品安全中的应用the application of nanotechnology in foodsafety 邓国哲 农产品加工及贮藏工程09级 主要内容 1.纳米及纳米技术介绍 2.纳米技术的发展历程 3.纳米检测技术的原理 4.纳米检测技术的分类及应用 5.纳米检测技术的发展前景 纳米（又称毫微米）是一种长度单位，即10亿分之一米，约相当于4至5个原子串起来那么长； 1纳米=百万分之一毫米，是十个氢原子并排起来的长度； 1000纳米=1微米； 10纳米相当于一根头发丝宽度的1/1000； 纳米技术 纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用 。它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。 纳米材料的特性 1.表面与界面效应 一般材料的晶体粒表面原子数与总原子数之比会随粒径变小而急剧增大，引起一系列性质上的变化。如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。 2.小尺寸效应 当纳米微粒尺寸与光波波长、德布罗意波长等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁、热力学等性能呈现出“新奇”的现象。 例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20nm时却开始导电。当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，就会失去原有富贵光泽而成黑色。 3.量子尺寸效应 当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁光声热电超导等性能变化。 纳米粒子的制备方法 1. 物理方法 1.1 真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点是纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。 1.2 爆炸法 通过电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 1.3 机械球磨法 采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 2. 化学方法 2.1 气相沉积法 利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点是产品纯度高，粒度分布窄。 2.2 溶胶—凝胶法 从金属的有机化合物或无机物的溶液出发，在低温下通过水解、聚合等化学反应，首先生成溶胶进而形成具有一定空间结构的凝胶，然后经过适当热处理或减压干燥，制备出相应的粉末、薄膜和本体材料。 纳米材料与食品检测 1. 纳米材料是非常敏感的化学和生物传感器，与生物学、电子材料相结合，可以制备新型的传感器件。 2. 所有用于生物传感的纳米材料或器件的结构都有两个特点：第一，它们含有针对分析物的特定的识别机制，比如抗体或酶；第二，它们可以从分析物中产生独特的标志信号，并且这种标志信号可以由纳米结构自身产生或者由纳米结构固定的分子或含有的分子产生。 纳米金检测技术的原理 纳米检测技术现在已经应用到各个领域，在食品安全中的应用的主要是纳米金免疫标记技术； 纳米金即金的微小颗粒，其直径在1~100nm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性； 由于金颗粒具有高电子密度的特性，显微镜下观察金标蛋白结合处可见黑褐色颗粒； 当这些标记物在相应的配体处大量聚集时，肉眼可见红色或粉红色斑点，因而可应用于定性或半定量的快速免疫检测中。 胶体金的特性 1.呈色性 胶体金的光散射性随溶胶颗粒的大小产生肉眼可见的显著变化，如小颗粒在2~5nm为橙黄色，中等大小的颗粒在10~20nm为酒红色，大颗粒在30~80nm为紫红色。 2.光吸收性 胶体金有单一吸收峰，在510~550nm之间，随颗粒变大而偏向长波长，利用此特性可用吸光度检测。 胶体金溶胶中金粒子的双电子层结构 Structure of double electrode layer of nano gold colloids 纳米金免疫标记技术的特点： 1.快速. 2.准确. 3.灵敏. 4.特异性强. 胶体金免疫层析技术 该技术的基本原理是将异性的抗原或抗体以条带状固定在NC膜上，胶体金标记试剂吸附在结合垫上。当待测样品加到试纸条一端的样品垫上后，通过毛细管作用向前移动，遇到结合垫上的胶体金标记试剂，反应后再移动到固定的抗原或抗体区域时，待测物和金标试剂的复合物又与之发生特异性结合而被截留，聚集在检测带上。而游离标记物侧越过检测带，达到与结合标记物自动分离的目的。 胶体金免疫层析原理 酶联免疫吸附法（ELISA） 1.双抗体夹心法：测定待测标本中是否含有抗原。 2.