1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 贵州大学物理学院, 贵州 贵阳 550025
3 喀什大学数学与统计学院, 新疆 喀什 844008
维生素C为酸性己糖衍生物, 有L-型(抗坏血酸(AA))和D-型(脱氢抗坏血酸(DHA))两种异构体, DHA是AA的第一个稳定氧化产物, 是AA的可逆氧化形式, 因此, 对AA的任何性质或度量的讨论都将涉及同一体系中DHA的性质。 紫外光谱是电子跃迁难易程度和几率的直观体现, 理论计算方法与分子模型的构建不合理, 都将导致对维生素C的最大吸收峰产生误判, 从而无法准确的表征维生素C的激发性质。 因此, 为准确探究维生素C的抗氧化机理, 在液相环境中, 基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函(TD-DFT)理论, 分别采用pbepbe/6-311++g(2d, 2p)方法和B3LYP/6-311++g(2d, 2p)方法, 计算并分析了维生素C的抗坏血酸和脱氢抗坏血酸分子的结构、 紫外光谱及电子激发特征。 结果表明: pbepbe/6-311++g(2d, 2p)是计算AA紫外吸收光谱更精确的方法; DHA比AA的环状结构发生了显著的平面扭曲。 紫外光谱分析可知, 基态跃迁到S1, S2, S3, S4, S14和S18激发态为AA产生紫外光谱的主要原因, AA位于200.171 5 nm处的吸收峰包含n→π*, n→σ*电子跃迁, 266.9248 nm处的吸收峰包含n→π*和π→π*的跃迁。 基态跃迁到S6, S9, S12, S13, S15, S16, S17, S19和S20激发态为DHA产生紫外光谱的主要原因, DHA的最强吸收峰位于181.024 8 nm处, 具有n→σ*和n→π*的跃迁特征, 231.346 39 nm处微弱的吸收峰指认为n→π*跃迁, 282.466 8 nm处的吸收峰主要对应n→π*的跃迁; 通过空穴-电子分布及其衍生量的分析, 可定性地对AA吸收峰起主要作用的7个激发态的特征及对DHA吸收峰起主要作用的9个激发态的特征进行详细的指认。 其中对AA紫外光谱起主要贡献的S4, S13和S14激发态与对DHA紫外光谱起主要贡献的S6, S9, S17和S20激发态电荷转移较明显, 空穴的质心中心和电子质心的中心分离较明显, 可以指认为电荷转移激发, 而其他激发态的电子与空穴分离程度很低, 指认为局域激发。
抗坏血酸 脱氢抗坏血酸 密度泛函理论 紫外光谱 Ascorbic acid Dehydroascorbic acid Density functional theory Ultraviolet spectrum
1 南昌师范学院物理与电子信息学院, 江西 南昌 330032
2 江西农业大学现代农业装备重点实验室, 江西 南昌 330045
3 国家农业智能装备工程技术研究中心, 北京 100097
抗坏血酸是一种常见的面粉品质改良剂, 用于改善面团的流变学特性及面包的烘焙品质。 本研究以面粉中含不同浓度抗坏血酸的混合样品为研究对象, 通过拉曼成像技术实现面粉中抗坏血酸的检测、 识别和定量分析。 分别采集面粉、 抗坏血酸和面粉-抗坏血酸混合样品的拉曼图像, 确定感兴趣区域及光谱范围, 以抗坏血酸拉曼光谱中强度较高且区别于面粉的3处拉曼峰(631, 1 128和1 658 cm-1)为依据对混合样品的平均拉曼光谱进行分析, 结果显示其不能有效评估面粉中抗坏血酸含量, 研究探索对图像中各像素点对应的拉曼光谱进行分析以实现面粉中抗坏血酸的有效检测。 以混合样品图像中各像素点拉曼光谱作为校正集、 面粉平均拉曼光谱和抗坏血酸平均拉曼光谱的线性组合光谱作为验证集建立偏最小二乘模型, 模型的回归系数用于将混合样品的三维拉曼图像重建为二维灰度图像, 通过阈值分割实现面粉中抗坏血酸的检测和识别, 根据识别结果建立定量分析模型。 结果显示, 偏最小二乘模型的最高和最低回归系数分别对应于抗坏血酸和面粉的最强拉曼峰, 所有回归系数应用于混合样品拉曼图像将其转换为灰度图像后面粉和抗坏血酸的像素点仍难以识别, 阈值分割方法将灰度图像转换为用于分类面粉像素和抗坏血酸像素的二值图像实现了面粉中抗坏血酸的有效检测。 通过分析各浓度混合样品对应子样品中识别到的抗坏血酸像素点数确定本研究对面粉中抗坏血酸的最低检测浓度为0.01%(100 mg·kg-1), 混合样品中抗坏血酸浓度同图像中识别到的抗坏血酸像素点在0.01%~0.20%范围内具有良好的线性关系, 决定系数为0.996 0。 研究结果可为面粉中抗坏血酸添加剂的定量检测提供方法支持, 为大规模快速筛查提供了技术参考。
拉曼成像技术 面粉 抗坏血酸 无损检测 定量分析 Raman imaging technology Flour Ascorbic acid Non-destructive detection Quantitative analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3765
Author Affiliations
Abstract
1 Shandong Key Laboratory of Optical Communication Science and Technology, School of Physics Science and Information Technology, Liaocheng University, Liaocheng 252059, China
2 Department of Robotics and Automation Engineering, PARK College of Engineering and Technology, Kaniyur 641659, India
3 School of Agriculture Science, Liaocheng University, Liaocheng 252059, China
4 Liaocheng People’s Hospital, Medical College of Liaocheng University, Liaocheng 252000, China
5 Department of Electronics and Communication Engineering, Indian Institute of Technology-Roorkee, Roorkee 247667, India
6 Department of Electrical and Electronics & Communication Engineering, DIT University, Dehradun 248009, India
The ascorbic acid (AA) is a biomarker that can be used to detect the symptoms of severe disorders such as scurvy, Parkinson’s, Alzheimer’s, and cardiovascular diseases. In this work, a simple and effective sensor model is developed to diagnose the presence of AA samples. To develop the sensor, a tapered single-mode optical fiber has been used with the well-known phenomenon of localized surface plasmon resonance (LSPR). For LSPR, the tapered region is immobilized with synthesized gold nanoparticles (AuNPs) and zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) whose absorbance peak wavelengths appear at 519 nm and 370 nm, respectively. On the basis of nanoparticles (NPs) configurations, two different biosensor probes are developed. In the first one, the sensing region is immobilized with AuNPs and named Probe I. In the second probe, the immobilized layer of AuNPs is further coated with a layer of ZnO-NPs, and a resultant probe is termed as Probe II. The characterizations of synthesized AuNPs and developed fiber probes are done by the ultraviolet-visible (UV-vis) spectrophotometer, high-resolution transmission electron microscope (HR-TEM), atomic force microscopy (AFM), and scanning electron microscope (SEM). To enhance the selectivity, a sensing region of probes is functionalized with ascorbate oxidase enzyme that oxidizes the AA in the presence of oxygen. The response of developed sensor probes is authenticated by sensing the samples of AA in the range from 500 nM to 1 mM, which covers the range of AA found in human bodies, i.e., 40 μM – 120 μM. The performance analysis of the developed sensor probes has been done in terms of their stability, reproducibility, reusability, and selectivity. To observe the stability of AA, a pH-test has also been done that results in a better solubility of AA molecules in phosphate-buffered saline (PBS) solution.
Ascorbic acid localized surface plasmon resonance gold nanoparticles zinc oxide nanoparticles tapered fiber optical fiber sensor Photonic Sensors
2021, 11(4): 418
1 上海大学 上海应用辐射研究所, 上海 201800
2 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
具有类酶活性的无机纳米材料因其高稳定性和高灵敏度而具有广阔的应用前景, 因而调节其类酶活性对于促进纳米酶的发展具有重要意义。本研究通过简单的液相还原法合成了具有良好均匀性和稳定性的Pt-Au枝状纳米颗粒(Pt-Au DNPs), 研究了动力学参数与纳米颗粒结构之间的关系, 发现Pt-Au DNPs的组成和结构对其类氧化酶活性有很大影响。同时利用其类氧化酶活性催化TMB(3,3′,5,5′-四甲基联苯胺)氧化来比色检测抗坏血酸(AA)。对AA的定量分析结果显示, 在1~15 μmol/L范围存在良好的线性关系, 检出限为78 nmol/L。同时, 发现虽然连续反应会降低Pt-Au DNP的催化性能, 但其仍具有重复使用的潜力, 这在可视化检测AA中并不常见。这项研究不仅提出了合成Pt-Au DNPs的方法, 而且还显示了其在生物样品中进行AA含量分析的潜在应用前景。
Pt-Au DNPs 类氧化酶活性 比色法 检测抗坏血酸 Pt-Au dendritic nanostructure oxidase-like activity colorimetric method ascorbic acid
1 太原师范学院生物系, 晋中 030619
2 山西瑞象生物药业有限公司, 太原 030032
本试验以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为材料, 研究玫瑰花提取物(RE)对砷胁迫下酵母细胞生长和凋亡的影响。试验以抗坏血酸(Vc)溶液为标准抗氧化对照物, 1.0 mmol/L亚砷酸钠(As)为酵母胁迫浓度, 分别设置了酵母对照组、酵母+RE(1.5 g/L)培养组、酵母+Vc(0.1 g/L)培养组、酵母+As(1.0 mmol/L)培养组、酵母+As+RE培养组和酵母+As+Vc培养组。酵母细胞培养24 h后, 利用噻唑兰(MTT)细胞增殖法、平板点样法、荧光素二乙酸/碘化丙锭(FDA/PI)染色法、4', 6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)细胞核染色法和Annexin V-FITC/PI细胞凋亡流式检测法测定了酵母细胞的生长增殖与凋亡。试验结果显示, RE有效地缓解了砷对酵母细胞的损伤, 极显著提高了砷胁迫下酵母细胞的生长率和存活率(P<0.01), 极显著抑制了砷胁迫下酵母细胞的凋亡(P<0.01)。结果证实, RE对砷胁迫酵母细胞的凋亡有显著抑制作用, 在50%的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)清除率下, 其对砷胁迫下酵母细胞的凋亡抑制率显著高于Vc(P<0.05)。因此, RE作为天然植物提取物, 因其绿色、无毒的作用机制, 将在对抗重金属污染、提高机体抗氧化力、缓解氧化损伤等方面有着更广阔的应用前景。
玫瑰花提取物 抗坏血酸 砷 酵母细胞 细胞凋亡 rose extract ascorbic acid arsenic yeast cell cell apoptosis
延安大学化学与化工学院 延安市分析技术与检测重点实验室, 陕西 延安 716000
以天然生物质去皮的蓖麻为碳源, 采用一步水热法合成了荧光性能优良的绿色荧光蓖麻碳量子点(CO-CQDs), 对其形貌和发光性能进行了表征。通过将该CO-CQDs与荧光极强的卤代荧光素染料曙红Y(EY)复合, 二者可形成荧光发射峰相距较远的新型CO-CQDs/EY复合物。在pH=4.00的Na2HPO4-柠檬酸缓冲溶液中, 在320 nm的激发波长下, CO-CQDs/EY复合物于405 nm和540 nm处显示出两个独立的荧光发射峰。在该体系中加入Cr(Ⅵ), 405 nm和540 nm两处的荧光信号均显著猝灭。L-抗坏血酸(L-ascorbic acid,AA)的加入可使复合物于540 nm的荧光信号恢复, 而405 nm处的荧光强度基本不变。据此建立了一种以CO-CQDs/EY复合物为比率型荧光探针测定AA的新方法。实验测定了荧光信号恢复的最佳条件和影响荧光恢复的因素, 初步探讨了反应机理。在优化的实验条件下, 该探针于540 nm/405 nm两处的荧光强度比值与AA的浓度在5.0×10-8~4.0×10-6 mol/L范围内呈良好线性关系, 检出限为3.7×10-8 mol/L。该探针用于检测药物、水果和蔬菜中AA的含量, 结果满意。
碳量子点 曙红Y 比率型荧光探针 L-抗坏血酸 carbon quantum dots eosin Y Cr(Ⅵ) Cr(Ⅵ) ratiometric fluorescence probe L-ascorbic acid
1 安阳市质量技术监督检验测试中心， 河南 安阳455000
2 广西师范大学化学与药学学院 教育部药用资源化学与药物分子工程重点实验室， 广西 桂林541004
基于石墨烯量子点(GQDs)的荧光性能建立了一种非标记荧光方法，用于灵敏和选择性测定抗坏血酸(AA)。GQDs溶液在紫外光激发下发出很强的蓝色荧光，当向溶液中加入AA后，GQDs溶液的荧光被猝灭。猝灭机理可能为在弱酸性介质中，AA与GQDs发生氧化还原反应，AA转移电子给GQDs。荧光猝灭强度与AA浓度在5.0×10-6～7.5×10-5 mol/L范围内呈良好的线性关系，检出限低至1.0×10-6 mol/L。该体系成本低、操作简单，并且在多种可能干扰的物质存在下对AA表现出很高的选择性。本方法应用于生物样品中AA的检测，回收率在95.2%～115.3%之间。
石墨烯量子点 荧光探针 非标记方法 抗坏血酸 graphene quantum dots fluorescence probe label-free method ascorbic acid
南京林业大学信息科学技术学院, 江苏 南京 210037
采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR), 测量了L-抗坏血酸与硫胺素在0.10~3.50 THz的光谱特性。 给出了两种维生素的分子模型, 详细分析比较了抗坏血酸与硫胺素在两种方法测量下吸收光谱的异同。 结果表明: 利用太赫兹时域光谱和傅里叶红外光谱测得的特征吸收谱在0.70~3.00 THz完全吻合, 而在较低频段0.30~0.50 THz, 两种样品的傅里叶红外光谱展现了太赫兹时域光谱所没有的特征峰, 同时硫胺素样品在8.00~12.00 THz范围内, 8.75, 8.85, 9.00, 9.30和10.30 THz出现指纹峰; 研究了样品掺杂不同比例聚乙烯粉末时THz吸收光谱的差异, 抗坏血酸对太赫兹吸收较弱, 总结了两种维生素的折射率曲线与其吸收峰的对应关系; 结果对抗坏血酸和硫胺素的分析识别以及维生素太赫兹光谱数据库的建立具有重要参考意义。
L-抗坏血酸 硫胺素 THz吸收谱 折射率曲线 L-ascorbic acid Thiamine THz absorption spectrum Refractive index
1 郑州大学 药学院, 河南 郑州450001
2 郑州大学 化学分子工程学院, 河南 郑州450001
3 河南工业大学 化学化工学院, 河南 郑州450001
在碱性条件下, 芦丁和维生素C对鲁米诺-铁氰化钾化学发光体系具有显著的抑制作用, 但两者峰值出现的时间存在明显差异。基于这一特点, 本文将偏最小二乘法与流动注射化学发光法结合, 建立了偏最小二乘法-流动注射化学发光同时检测芦丁和维生素C的新方法。在优化实验条件下, 发光强度ΔI与芦丁浓度和维生素C质量浓度在0.02～0.6 mg·L-1和0.1～20 mg·L-1范围内呈线性关系, 检出限分别为4.5 μg·mL-1和8.9 ng·mL-1(信噪比为3)。经实际测定复方芦丁片和人体尿液中芦丁和维生素C的含量表明, 该方法具有灵敏度高、分析速度快及操作简便等优点, 适合用于药品及生物样品等复杂样品中芦丁和维生素C的测定。
偏最小二乘法 流动注射化学发光 芦丁 维生素C flow-injection chemiluminescence (FI-CL) partial least squares (PLS) rutin ascorbic acid
1 明新科技大学工学院光电系统工程系, 台湾 新竹
2 明新科技大学工学院电子工程研究所, 台湾 新竹
胶原蛋白是皮肤组织中的结构性蛋白, 其数量和健康关系到外表皱纹的生成与皮肤的老化现象; 而抗坏血酸有良好的美白与抗氧化能力, 可使肌肤外表更白皙亮丽和保持健康。 由于胶原蛋白具有自体荧光, 因此我们提出一个藉由皮肤光谱来检验胶原蛋白含量的方法, 此检测法更具实时性与非侵入性。 本研究使用胶原蛋白和抗坏血酸, 涂抹于健康的、 与有斑点、 皱纹等问题的肌肤, 以其荧光与反射光谱随时间的变化, 归纳出胶原蛋白与抗坏血酸对不同部位肌肤的吸收难易与修复疗效。 结果显示, 皮肤会对适当浓度的胶原蛋白或抗坏血酸之吸收效果较佳; 加上适当浓度的抗坏血酸, 胶原蛋白可被有效吸收同时产生良好的除皱效果; 而抗坏血酸之去斑效果也在此研究中明确证实。 藉由此一系列科学性的实验, 可确实验证美容保养品的作用, 帮助爱美人士对化妆保养品的正确选择与正确使用, 发挥最好的疗效。
胶原蛋白 抗坏血酸 自体荧光 非侵入性 荧光光谱 反射光谱 Collagen L-ascorbic acid Auto-fluorescence Non-invasiveness Fluorescence spectrum Reflection spectrum 光谱学与光谱分析
2012, 32(12): 3299
