饲料中沙丁胺醇残留的电化学快速检测方法研究

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本研究旨于开发以电化学为基础的,分子印迹和其他特殊化合物电极修饰技术为辅的、能够快速进行沙丁胺醇(Salb atumo l,SAL)现场大批量检测的方法。从表面特征、对目标分子吸附性能、修饰后电极的吸附效果等方面对沙丁胺醇分子印迹物(Molec ular impr inted polymers,MIPs)和分子印迹膜(Molecularly imprinted membrane,MIM)进行分析评价。根据评价结果来判断出不同修饰方法的优劣,为分子印迹技术(Molecular imprinted technology,MIT)在实际检测中的进一步应用提供理论支持。  本文首先采用计算机模拟法选择最优单体及最佳配比,所用软件为常用的Hyperchem8.0。通过该软件寻找不同单体的最低能量构象,获得各自电荷分布;再对模板分子与各种单体形成复合物的结合情况进行模拟,得到相关结合能。由模拟结果选出最适单体和最优比例,并在此基础上合成传统MIPs、NIPs和新型的核壳型MIPs、NIPs。  第二步通过紫外吸收光谱(Ultravio let spectra,UV)、傅立叶红外光谱(Fourier Transform Infrared spectra,FTIR)和拉曼光谱(Raman spectru)、扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)等手段分析这些印迹物的表征。根据实验结果,SAL和MA发生特定结合,形成氢键配合物。MIPs洗脱后产生与SAL高度匹配的空穴,可与待测液中的目标检测分子S AL发生特异性识别和专一结合作用,且MIPs的吸附能力明显高于NIPs。而胶体金核壳型MIPs与传统MIP s相比,不仅具有以上特点,其表面还更加松散、表面孔穴明显增多。由此增加了对目标分子产生吸附的有效面积,表现出更优良的吸附性能。再通过等温吸附模型、吸附效率等吸附指标分析,对常规MIPs和核壳型MIPs的吸附能力进行确认,确证计算机模拟以及表征分析推测结果。  第三步进行电流型传感检测。电极选用丝网印刷电极,使用电流型传感器先通过裸电极进行检测性能评价。再用MIM、TCNQ-胶体金两种修饰方法进行检测性能评价。结果表明,两种修饰方法的信号增大效果都比较理想,可重复性强。检测结果中准确度、回收率和干扰情况等指标也比较理想,TCNQ-胶体金修饰电极检测样品效果更佳。该种修饰电极检测线性范围为0.15~10 mg/L,检测限(3σ)可以达到0.12 mg/L,平均回收率为94.3%。此方法准确率完全可以满足大批量样品筛查的需要,检测成本极低,且单个样品完成检测不超过2min。  第四步进行电导型传感检测。仍采用丝网印刷电极,使用电导型传感器。先通过裸电极进行检测性能评价,再用MIM和石墨烯-纳米金修饰方法进行检测性能评价。结果发现,使用两种修饰电极以后,溶液导电率均大大提高。但是由于石墨烯-纳米金修饰电极对SAL没有特异识别作用,故此电极的灵敏度和重复率都没有MIM修饰电极理想。MIM修饰电极检测线性范围0.5-15 mg/L,检测限(3σ)可以达到0.03 mg/L,平均回收率为91%。该方法除具有电流型检测方法的优势外,还兼具仪器便携,适用于现场检测等特点。  研究证明,加以适当修饰和改进,电化学传感方法对SAL检测的灵敏度、重复性、准确度都可以有效提高。因此经过改进完善的电化学检测方法,不仅能满足检测工作中高灵敏度、高稳定性、可重复性、高准确度的要求,同时还具有技术简单、仪器小巧、检测时间短、样品前处理快、成本低等优点,在SAL的现场大批量筛查工作中具有良好的应用前景。本文的四种检测方法中,三种均可满足现场大量检测的需要,其中又以MIM修饰电极电导传感检测法最具实用价值,线性范围为0.5-15 mg/L,检测下限为0.03 mg/L。
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