基于适配体传感器的牛奶中氨基糖苷类抗生素残留检测方法研究与应用

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氨基糖苷类抗生素(AGs)因为高效、价低的优点被普遍应用于畜牧业中,但其使用过程中的不规范或滥用等行为,使得牛奶等动物源食品中AGs残留超标问题日益严峻,严重危害大众健康。目前,AGs残留的主要检测方法还是依赖于设备昂贵、人力物力消耗较大的大型仪器分析法,其精准度虽高,但却无法满足现场快速检测的要求。因此,开发高效、灵敏的AGs残留检测方法已成为现在研究的主要方向。适配体作为生物传感器的认知元件,具有修饰方便、自适应结合、稳定性好等优势,基于特定适配体的传感分析方法可以解决不同种类AGs检测的问题。本文以电化学、荧光两种生物传感中应用较为广泛的方法,将特定适配体与纳米材料结合构建两种适配体传感器,并将其用于牛奶样品里常见的两种AGs—链霉素(STR)、卡那霉素(KAN)的残留检测中。主要内容如下:(1)以石墨化多壁碳纳米管(MWCNTGr)和金纳米壳(Au nanoshells)修饰的丝网印刷碳电极(SPCE)作为测试平台,构建了一种基于电化学方法的信号双重放大适配体传感器并成功应用于STR的检测。MWCNTGr具有出色的导电性,Au nanoshells拥有较大的比表面积,二者的结合极大地促进了电极表面电子转移的速率,实现了电流信号的双放大;同时为5’端修饰有氨基的STR适配体提供了更多的结合位点,进而实现STR的灵敏检测。在最优条件下,适配体传感器对STR的检测限(LOD)达到0.069 n M(S/N=3)。(2)利用KAN的适配体巧妙的设计了一种发夹适配体(HP),其5’端修饰巯基以连接纳米金(Au NPs),3’端修饰氨基以连接碳量子点(CQDs),成功制备了Au NPs@HP@CQDs荧光适配体传感器用于KAN的检测。CQDs的荧光发射光谱和Au NPs的吸收光谱之间有重叠,在没有KAN存在的情况下,二者由于HP结构特点而相互靠近,发生荧光共振能量转移(FRET),CQDs的荧光信号被Au NPs猝灭;而当加入KAN后,其与适配体的特异性结合使适配体的结构重新发生了变化,从而使得CQDs与Au NPs的距离逐渐增大,FRET被破坏,荧光强度逐渐恢复。荧光强度的恢复可以通过荧光响应来表征,进而用于KAN的检测。在最佳条件下,荧光强度与KAN浓度的对数值在0.01~500 n M范围内具有良好的线性关系(R2=0.9956),LOD为5.7 p M。(3)以AGs中常见的两类抗生素STR、KAN为目标物,成功地将构建的两种适配体传感器应用到牛奶样品中AGs的残留检测。考虑到牛奶成分中的脂肪可能会对信号的转换产生影响,因此对选取的牛奶样品分别采取脱脂与不脱脂的前处理方式。最终结果表明,电化学检测STR的回收率为94%~108%(不脱脂)和96.4%~103.8%(脱脂),荧光检测KAN的回收率为91.63%~99.80%(不脱脂)和97.12%~105.20%(脱脂),脂肪的存在与否对荧光方法产生的影响较大,对电化学影响不大。
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