论文部分内容阅读
玉米是我国重要的粮食作物,因其生命力顽强、营养价值高、廉价易获得而深受喜爱。然而玉米在种植、收获和储存过程中由于高温和高湿等环境条件的影响极易受到产毒真菌的污染,导致玉米中部分真菌毒素含量超标,影响动物和人类的健康。目前,常用的食品中真菌毒素检测方法主要有光谱法、色谱法和免疫法等。但它们都存在着仪器设备昂贵、操作繁琐、不易现场检测等诸多缺陷。电化学适配体传感器具有灵敏度高、操作方便和设备简单等优点,具有较大的应用优势。本研究针对现有的基于单链DNA(single-stranded DNA,ss DNA)电化学适配体传感器因ss DNA在电极表面出现聚集或分离及方向和密度无法控制的问题,提出基于四面体DNA电化学传感器的玉米中真菌毒素检测研究。主要研究内容如下:(1)基于刚性四面体DNA稳定结构检测玉米中黄曲霉毒素B1本研究采用加热变性—冷却复性的方式进行“一步法”合成四面体DNA纳米结构(Tetrahedral DNA Nanostructures,TDN)。TDN具有机械刚性、结构稳定性、识别单元可精确控制和定向等优良性能,能有效控制适配体的方向和密度,提高传感器的准确性。通过共价键Au-S键将TDN修饰在金电极(Au Electrode,Au E)表面,利用碱基互补配对原则使黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)适配体结合在TDN上。以含有辣根过氧化物酶(Horseradish Peroxidase,HRP)修饰的辅助链H1(HRP-H1)为信号探针,制备了TDN电化学适配体传感器。采用计时电流法对玉米中的AFB1进行检测。结果表明,TDN电化学适配体传感器的线性工作范围为0.1 ng/m L~50 ng/m L,检测限为0.047 ng/m L,并且该传感器具有较强的选择性,良好的重现性和稳定性。该传感器所获得的检测结果与高效液相色谱法(High Perfrmance Liquid Chrmatgraph,HPLC)的结果基本一致,样品回收率为99.73%~100.85%。(2)基于多孔纳米金增敏的电化学适配体传感器检测玉米中赭曲霉毒素A本研究采用动态氢气泡模板在Au E表面电还原沉积多孔纳米金(highly Porous Gold,h PG)。h PG制备简单且可形成连续的三维网络结构,可以提供有效的传感区域和更多的吸附位点,表现出了优异的导电性和负载能力,提高传感器的灵敏度。通过Au-S键将TDN修饰在h PG/Au E表面,利用碱基互补配对原则将赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA)适配体结合在TDN上,以含有HRP修饰的辅助链H2(HRP-H2)为信号探针,制备了h PG电化学适配体传感器。通过计时电流法对玉米中的OTA进行检测。结果表明,经h PG修饰后的电活性面积是修饰前的3倍。该电化学适配体传感器的线性工作范围为0.5 ng/m L~20ng/m L,检测限为0.009 ng/m L,同时传感器所获得的检测结果与HPLC法的结果基本一致,样品回收率为99.55%~100.50%。(3)基于Cu MOF无酶电化学传感体系的构建及检测玉米中伏马毒素B1的研究本研究采用溶剂热法合成带有电化学信号的铜基金属有机框架材料(Copper-Based Metal-Organic Frameworks,Cu MOF)。与传统酶法催化底物获得电化学信号相比,使用Cu MOF作为信号标签既使得响应信号获取简单、无需富集溶出和额外添加底物,又可以有效避免由于酶失活造成信号损失的问题。在该传感器中,以在Au E表面电沉积的h PG作为支持底物,以TDN作为捕获探针,以Cu MOF与辅助链H3通过共价键结合形成的Cu MOF-H3作为信号探针。采用差分脉冲伏安法(Differential Pulse Voltammetry,DPV)对玉米中的伏马毒素B1(Fumonisin B1,FB1)进行检测。结果表明,Cu MOF电化学适配体传感器的线性工作范围为1 ng/m L~100 ng/m L,检测限为0.17 ng/m L,并且该传感器具有较强的选择性,良好的重现性和稳定性。该传感器所获得的检测结果与HPLC法的结果基本一致,样品回收率为93.00%~99.85%。综上所述,本研究制备了基于四面体DNA纳米结构的电化学适配体传感器,建立了玉米中真菌毒素高稳定性、高灵敏度、高准确性的检测方法,为保障食品安全,维护人民健康和促进社会、经济的发展具有重要意义。