基于多孔Co3O4催化活性的比色传感体系构建与食品安全检测应用

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食品安全问题日益凸显,严重威胁人类健康。基于纳米酶催化活性提出的比色法结果直观、响应速度快,是食品危害物快检的有效手段之一。然而,现存的危害物比色检测方法存在一些不足,如只能对单一危害物响应,或在中性条件下无法展现优异的检测性能等。在此,本文制备了具有丰富反应位点的多孔Co3O4纳米盘,并探究了其与多种重金属、卡那霉素之间的相互作用,在此基础上构建了两种新型食品危害物比色传感体系。具体研究内容如下。(1)利用重金属对多孔Co3O4纳米盘过氧化物酶活性的抑制作用,建立了同时检测Cd(II)、Hg(II)、Pb(II)、As的超灵敏比色传感器。在过氧化氢的存在下,多孔Co3O4纳米盘可通过电子转移氧化TMB,使得传感溶液变成蓝色。而重金属通过阻断反应过程中的电子转移,使得TMB不再被氧化,传感溶液呈浅蓝色。研究表明多孔Co3O4纳米盘与底物之间的作用机制为乒乓机制,重金属对纳米盘过氧化物酶活性的抑制为反竞争性抑制。所构建的比色传感器具有良好的敏感性、特异性及实际适用性,其最低检测限(LOD)低至0.085μg·L-1,实际样品中重金属平均回收率为86.9%-98.3%。(2)利用卡那霉素对多孔Co3O4纳米盘过氧化物酶活性的抑制作用,构建了一种能在中性条件下检测抗生素的比色传感器。在中性条件下,纳米盘可氧化TMB生成蓝色产物,使得传感溶液变成蓝色。而卡那霉素可抑制纳米盘过氧化物酶活性,使得传感溶液颜色呈现浅蓝色。动力学研究表明抗生素对纳米盘过氧化物酶活性的抑制作用为非竞争性抑制。所建立的比色传感器对卡那霉素具有良好的敏感性及抗干扰能力,其最低检测限(LOD)低至57 n M。同时,该比色传感器具有很强的实际适用性,其平均回收率为96.67%-104%。总之,本文以多孔Co3O4纳米酶催化活性作为传感信号,提出了两种新型比色传感策略。所构建的比色传感器检测速度快、灵敏度高、抗干扰能力强、稳定性好,可为多种重金属的同时检测及中性条件下抗生素的快速检测提供新方法。
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