通过结合简单的荧光传感器和化学计量学方法，快速测定食用植物油中的氯丙醇含量

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Rapid determination of chloropropanol in edible vegetable oil by the combination of a simple fluorescence sensor and chemometrics

三维同步荧光光谱结合ZnTPP荧光传感器用于氯丙醇类化合物快速检测

　　

海阳顾|宇涵胡|依宁董|春霞戴|黄戴|瑞勤吕|伟伟张

中国滁州大学生物与食品工程学院，滁州239000

摘要

本研究开发了一种简单新颖的荧光传感器，用于快速检测四种典型的氯丙醇，包括1,3-二氯丙醇（1,3-DCP）、2,3-二氯丙醇（2,3-DCP）、2-单氯丙二醇（2-MCPD）和3-单氯丙烷-1,2-二醇（3-MCPD）。由于金属卟啉基荧光传感器及其复合物具有较高的灵敏度，因此选择了三维同步荧光光谱技术。检测范围为1 ng至1 mg。每种氯丙醇分析物与荧光传感器反应后，通过其荧光光谱记录三维同步荧光曲线。所有代表氯丙醇含量的三维数据均采用平行因子分析（PARAFAC）算法进行分解和提取。随后利用PARAFAC负荷分数对四种典型氯丙醇的含量进行区分和定量。最终，标准加入曲线显示出良好的回归结果，相关系数为0.9854。该方法为食用植物油及其他含有食用植物油的食品中氯丙醇的快速检测和定量提供了一种简单新颖的荧光技术。

引言

在过去十年中，已在煎炸油和食用精炼油中检测到四种典型的氯丙醇，包括1,3-二氯丙醇（1,3-DCP）、2,3-二氯丙醇（2,3-DCP）、2-单氯丙二醇（2-MCPD）和3-单氯丙烷-1,2-二醇（3-MCPD）[1]、[2]、[3]。这些氯丙醇被认为是由于油精炼或煎炸过程中的脱臭或热处理步骤而产生的食用植物油污染物[4]。根据先前的研究[5]，脱臭过程在高温蒸汽（180–260°C）和低压（300–2000 Pa）条件下进行，以蒸馏出不可接受的挥发性物质。此外，煎炸过程是一个复杂的制备油炸食品的过程，伴随着一系列不同程度的物理和化学反应，包括水解、聚合和氧化[6]。在这些复杂过程中，食用植物油中的一些化合物（如甘油、单酰基甘油、二酰基甘油、三酰基甘油、氯化物（即氯化物、氯化氢和有机氯化物）以及游离脂肪酸）与氯原子反应生成1,3-DCP、2,3-DCP、2-MCPD和3-MCPD。根据先前的研究[7]，这些氯丙醇由于其在体内实验中的潜在致癌风险因素而被认为对人体有害。因此，需要开发出用于定性和定量分析氯丙醇的检测方法，以满足食品工业和个人健康的需求。

近年来，开发了多种基于仪器的检测方法，如气相色谱（GC）和傅里叶变换红外光谱、荧光传感器等，用于间接或直接检测食品质量[8]、[9]、[10]、[11]。然而，基于GC的方法存在一些标准和根本性局限性：（1）氯丙醇与GC柱中活性位点之间的分子相互作用主要基于最弱的形式（即物理吸附或范德华力）；（2）在氯丙醇与GC柱中活性位点相互作用的过程中会产生多种副产物；（3）这些氯丙醇的分子量低、沸点高且缺乏合适的光谱发色团，导致难以检测[12] [13] [14]。因此，大多数传统方法只能在微量研究中以微克/千克的浓度检测某些食品中的分析物[11]、[15]、[16]、[17]。最近，基于红外光谱技术开展了多种关于氯丙醇快速检测和定量的研究[18]、[19]。尽管氯丙醇及其酯的快速检测和定量已经取得了一定的进展，但这种通用方法的抗干扰能力较弱、选择性较低且灵敏度不足。因此，需要开发一种高选择性和高灵敏度的检测方法以实现氯丙醇的快速定性和定量分析。

在本研究中，我们尝试开发了一种基于金属卟啉的荧光传感器，用于快速检测食用植物油中的氯丙醇。

样本制备

样品制备

在本研究中，我们选择了基于ZnTPP的荧光传感器，因为1,3-二氯丙醇（1,3-DCP）、2,3-二氯丙醇（2,3-DCP）、2-单氯丙二醇（2-MCPD）和3-单氯丙烷-1,2-二醇（3-MCPD）等化合物具有极性且分子量较小。通过将ZnTPP粉末溶解在氯仿溶剂中制备荧光传感器，最终浓度为0.01 mol/L。选择大豆油作为食用植物油的代表进行后续检测

荧光传感器响应

如图1a所示，基于ZnTPP的荧光传感器的分子结构由四个吡咯亚单位组成，这些亚单位通过四个甲烷桥连接。根据先前的研究[29]，金属卟啉分子的检测位点位于金属卟啉平面的中心金属原子。根据其他研究[30]、[31]，金属卟啉基传感器与反应物分子之间的相互作用机制可以总结为...

结论

本文开发了一种基于ZnTPP的荧光传感器，并结合三维同步荧光光谱和化学计量学方法，用于快速检测和定量氯丙醇。通过PARAFAC模型从记录的三维同步荧光光谱中确定了主要荧光成分，包括ZnTPP本身、次级氧化产物和叶绿素等。

知情同意

已获得所有参与研究人员的知情同意。

伦理批准

本文未包含任何作者参与的人类或动物实验。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（31701685）、滁州市科学技术局（2021GJ011和2021ZD017）以及微生物技术国家重点实验室开放项目基金（M2023-14）的支持。