基于纳米材料构建的新型电化学传感器用于食品中瘦肉精检测的研究和应用

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瘦肉精是一类β-兴奋剂的总称,这类物质因能提高瘦肉产量而得名。瘦肉精的食用会引起人体中毒,我国早已明文规定严禁在饲料和动物用水中添加瘦肉精。但是非法添加瘦肉精的事件仍屡禁不止,不仅危害人们的健康,而且还严重影响我国的信誉形象和产业发展。因此,建立快速,准确,灵敏的方法检测食品和饲料中的瘦肉精至关重要。电化学分析方法是一种准确灵敏,快速高效的分析方法,设备简单,价格低廉。而免疫传感器是基于抗原抗体特异性识别性能而构建的一类生物传感器,特异性很高。电化学免疫传感器则集合了电化学分析和免疫传感器的所有优点,在环境检测,医药工业和食品安全检测中有着广阔的应用前景。由于纳米材料在电学,光学,力学和比表面积等方面呈现出许多独特性能,将其用于构建电化学传感器后,可以产生或者放大电化学信号,从而提高传感器的灵敏度及其他方面的性能。本论文的工作致力于应用多种具有特殊性能的纳米材料,结合光电化学技术,电化学技术和生物技术,开发新型的电化学传感器,将其用于常见瘦肉精——盐酸克伦特罗(CLB)和苯乙醇胺A(PEA)的检测。本论文共分为四章:第一章绪论本章首先概述了瘦肉精的化学成分和理化性质,瘦肉精的残留危害,以及对瘦肉精事件频发现象的分析。接着综述了当前瘦肉精的检测方法,着重介绍了电化学免疫传感器的特点及其在瘦肉精检测中的应用。然后评述了纳米材料的性能、分类及其在电化学传感器中的应用。最后阐述了本论文的研究内容和意义。第二章氧化石墨烯标记的电化学免疫传感器的制备及应用于盐酸克伦特罗检测的研究本文采用葡萄糖氧化酶(GOD)功能化的氧化石墨烯(GO)标记CLB,从而构建了新型的电化学免疫传感器。在玻碳电极(GCE)上依次修饰上普鲁士蓝(PB),多壁碳纳米管(MWCNTs), CLB抗体(Abs)制备免疫传感器基底。在这个竞争免疫体系中,GOD催化葡萄糖产生H2O2,而PB则作为H2O2还原的电子传递中间体,从而实现双重信号的放大。在最佳实验条件下,该传感器对CLB的检测范围为0.5ng/mL至100ng/mL,最低检测限达至0.25ng/mL。将该方法用于猪食饲料样品的分析,加标样品回收率在95.7%到104.5%之间。实验结果表明,该传感器为克伦特罗的检测提供了灵敏度高,特异性强,重现性和稳定性好的分析方法。第三章CdS量子点构建的非标记型光电化学免疫传感器的制备及其用于盐酸克伦特罗的检测研究本文构建了基于巯基乙酸(TGA)包覆的CdS量子点的非标记型光电化学免疫传感器,并将其用于CLB的分析。在该体系中,首先将聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA), AuNPs(?)TGA包覆的CdS量子点层层自组装于金电极表面上形成(CdS/PDDA/AuNPs/PDDA)n多层膜,再继续化学键合上Abs,从而制备了光电化学免疫传感器。基于CLB与Abs的结合会降低CdS量子点的光电信号的原理,实现CLB的检测。在优化的实验条件下,该方法对CLB的检测限为50pg/mL至50ng/mL,最低检测限为25pg/mL(3σ)。将该传感器用于猪肝样品中CLB分析,回收率在101.0至105.5%之间。实验表明,该研究为CLB检测提供了一种稳定可靠,快速灵敏,高选择性的新方法。第四章基于Nafion/MWCNTs/AuNPs修饰电极用于苯乙醇胺A的电化学检测苯乙醇胺A(PEA)是一种p兴奋剂,于2011年被发现添加于猪食饲料中,引起我国政府的高度重视。本工作中,依次将AuNPs, MWCNTs, Nafion依次修饰在GCE上,实现对苯乙醇胺A的电化学检测。用扫描电子显微镜(SEM)和交流阻抗图谱(EIS)的方法对Nafion/MWCNTs/AuNPs/GCE进行了表征,并且详细考查了PEA在修饰电极表面的电化学性质。电极上的AuNPs, MWCNTs和Nafion共同放大了PEA的还原信号,从而大大提高了灵敏度。在优化条件下,本电化学传感器的检测范围是0.01到10μM,最低检测限达到0.005μM。同时,该传感器的选择性高,稳定性好,为PEA的检测开辟了一种简单,快速,灵敏的新方法。
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