牛奶是一种营养丰富的保健食品,含有丰富的蛋白质、氨基酸以及维生素等营养物质,广受消费者喜爱。由于牛奶中的蛋白质含量是由氮含量计算得到的,因此可能存在向牛奶中掺杂非蛋白氮以提高牛奶表观蛋白质含量的情况。三聚氰胺、尿素以及硫脲等小分子化合物具有含氮量高、成本低等特点,可能作为掺假物被非法添加到牛奶中,这威胁到消费者的健康。因此实现对牛奶中含氮小分子掺假物的准确检测,可以为食品安全提供有力保障。三聚氰胺、尿素、硫脲等含氮小分子化合物本身的荧光信号微弱,难以应用荧光方法直接进行定性和定量检测。并且牛奶本身的荧光较强,这将对掺假物的荧光光谱检测造成较大的影响,因此在牛奶环境中实现对弱荧光物质的荧光检测比较困难。而镧系元素复合物、碳纳米材料以及金属纳米团簇等物质因具有良好的荧光特性常被用作荧光探针应用于复杂环境中的弱荧光物质检测,通过荧光探针与待测物之间的荧光响应可以实现对复杂体系中待测物的特异性检测。本课题基于荧光光谱技术,研制了铕离子复合物、蓝光碳量子点、金纳米团簇荧光探针,分别实现了对牛奶中三聚氰胺、硫脲以及尿素的定量检测。主要工作如下:1.基于铕离子复合物荧光探针检测三聚氰胺。通过对三聚氰胺、铕离子和四环素的分子特性及其相互作用机理的计算和分析,发现三聚氰胺与铕离子-四环素可通过氢键作用形成三元复合物,从而显著增强铕离子-四环素复合物的荧光强度。据此,研制了铕离子-四环素荧光探针,建立了基于铕离子复合物荧光探针检测三聚氰胺的方法。结果表明,体系的荧光强度与三聚氰胺浓度具有良好的线性关系,检测限为7.85×10-8 M。铕离子复合物荧光探针实现了对三聚氰胺的快速、灵敏检测,经比较检测结果优于已报道的检测技术。2.基于蓝光碳量子点荧光探针检测牛奶中的硫脲。分析硫脲的分子特性得知,硫脲与汞离子具有强配位作用,可争夺与荧光材料配位的汞离子从而恢复荧光材料的荧光。因此,研制了与汞离子有特异性荧光响应的碳量子点,将其与汞离子结合作为“关闭-开启”型荧光探针,建立了基于开关型荧光探针检测牛奶中硫脲的方法。结果表明,在水溶液和牛奶中体系的荧光强度与硫脲浓度具有良好的线性关系,在两种环境中的检测限分别为1.96×10-7 M和7.70×10-8 M。经比较,该方法的检测结果优于现有检测技术,实现了对牛奶中硫脲的快速、灵敏和特异性检测。3.基于金纳米团簇荧光探针检测牛奶中的尿素。分析尿素的化学特性得知,尿素被脲酶水解后产生的氨可以升高体系的pH。为了实现对尿素的检测,研制了对pH具有灵敏荧光响应的金纳米团簇荧光探针,通过荧光探针对pH的荧光响应建立了针对牛奶中尿素的检测方法。结果表明,体系的荧光猝灭程度与牛奶中尿素浓度具有良好的线性关系,检测限为1.62×10-5 M,利用标准添加法得到样本牛奶中尿素的浓度为284.04 mg/L。本工作与其他方法相比具有较高的检测灵敏度,实现了对牛奶中尿素的准确、灵敏和特异性检测。本工作应用荧光光谱技术,分析待测物的分子结构和性质,研制了合适的荧光探针,分别实现了对三聚氰胺、硫脲和尿素的荧光光谱检测。本项工作补充和拓展了荧光光谱技术的应用,为食品安全监管提供了新方法和新思路。