基于新型纳米材料的几种小分子食品污染物传感器检测技术研究

发布时间：2017-10-12 02:31

  本文关键词：基于新型纳米材料的几种小分子食品污染物传感器检测技术研究

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【摘要】：由小分子化学污染物引起的食品安全问题是近年来我国食品安全的主要问题之一,建立快速、简便及灵敏的检测方法可以有效避免污染食品流入市场,保障消费者身心健康。传感器是一种制备简单、成本低廉、灵敏度高、选择性好的快速检测技术,近年来成为研究热点。基于纳米材料的传感器(尤其是无酶传感器和免疫传感器),因其优异的电学、光学、力学以及磁学等性能备受青睐。像金属纳米粒子、金属纳米簇、纳米金属氧化物、纳米半导体、石墨烯及碳基纳米材料和纳米复合物均可以实现信号放大显著增强传感器的灵敏度。本论文以过氧化氢、组胺、孕酮等多个小分子污染物为对象,构建了多种基于纳米材料信号放大的传感器检测体系,并应用于实际样品检测,主要研究结果如下。(1)建立了基于纳米多孔氧化镁非酶催化的过氧化氢传感器。采用水热合成的方法在低温条件下制备纳米多孔氧化镁材料,并修饰在玻碳电极表面,构建成纳米传感器。应用该传感器对牛奶中的过氧化氢进行检测,结果表明,该传感器具有良好的电化学催化活性,在牛奶样品中过氧化氢的检测线性范围为0.05-0.2 mmol/L和0.2-10.0 mmol/L,检测限可达到3.3?mol/L,过氧化氢回收率为94.3%-119.0%。(2)建立了基于氧化石墨烯-硫堇复合物及标记抗体双重信号放大的孕酮免疫传感器。首先采用改进Hummers法合成氧化石墨烯,再与硫堇结合得到氧化石墨烯-硫堇复合物(以增强氧化石墨烯的电化学性能),并修饰在电极表面。将纯化后的孕酮多克隆抗体进行生物素标记。进而在修饰电极表面固定包被原,通过包被原和药物竞争结合生物素化孕酮抗体,借助生物素-亲和素系统实现检测信号的双重放大。在牛奶样品中孕酮的检测线性范围为0.02-20.0 ng/mL,检测限可达6.3?10-3 ng/mL,回收率为84.0%-106.0%。(3)建立了可抛式一步电沉积组胺免疫传感器,开发了快速检测组胺检测仪。选用集三电极于一体的丝网印刷电极开展传感器检测。首先是在电极表面通过一步电沉积得到普鲁士蓝-壳聚糖-纳米金复合膜,随后,应用辣根过氧化物酶标记纯化后的组胺单克隆抗体制备得到酶标组胺抗体,最后,在修饰电极表面固定包被原,通过包被原和药物竞争结合酶标组胺抗体实现组胺药物浓度的检测。在鱼肉样品中组胺的检测线性范围为0.01-100?g/mL,检测限可达1.25 ng/mL,回收率为92.0%-112.5%。在实验的基础上,成功研发了一款适合食品中组胺检测的便携式组胺检测仪,可以实现对组胺的半定量检测,稳定,重现性好,并具有便携、经济等优点。
【关键词】：电化学传感器 纳米材料 食品 污染物
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS207.5;TP212
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 英文缩略表8-13
• 第1章 前言13-25
• 1.1 生物传感器及其在小分子食品污染物检测的应用进展13-22
• 1.1.1 生物传感器简介13-16
• 1.1.2 生物传感器研究现状16-19
• 1.1.3 生物传感器在食品污染物的应用进展19-22
• 1.2 研究目的意义及内容22-25
• 1.2.1 研究目的意义22
• 1.2.2 研究内容22-25
• 第2章 基于纳米多孔氧化镁非酶催化的过氧化氢传感器的建立25-37
• 2.1 引言25-26
• 2.2 材料与方法26-29
• 2.2.1 仪器和试剂26-28
• 2.2.2 玻碳电极的预处理28
• 2.2.3 纳米多孔氧化镁的制备28
• 2.2.4 基于多孔氧化镁纳米传感器的制备28-29
• 2.2.5 基于多孔氧化镁纳米传感器的电化学测试29
• 2.3 结果与分析29-36
• 2.3.1 纳米多孔氧化镁的特性鉴定29-30
• 2.3.2 纳米传感器的电化学特性30-31
• 2.3.3 纳米传感器制备及检测过程参数的优化31-32
• 2.3.4 基于多孔氧化镁纳米传感器的标准曲线的建立32-33
• 2.3.5 纳米传感器的特异性、重复性和稳定性33-35
• 2.3.6 实际样品测定35-36
• 2.4 小结36-37
• 第3章 基于Th-GO复合物及标记抗体双重信号放大的孕酮免疫传感器的建立37-57
• 3.1 引言37-38
• 3.2 材料与方法38-44
• 3.2.1 仪器和试剂38-40
• 3.2.2 玻碳电极的预处理40
• 3.2.3 氧化石墨烯-硫堇复合物的制备40-41
• 3.2.4 孕酮包被原的制备41
• 3.2.5 生物素化抗体的制备41-42
• 3.2.6 基于双重信号放大的免疫传感器的制备42-43
• 3.2.7 实际样品检测43-44
• 3.3 结果与分析44-55
• 3.3.1 氧化石墨烯-硫堇复合物的特性鉴定44-46
• 3.3.2 两种材料及其复合材料的电化学行为测试46-47
• 3.3.3 生物素化抗体的鉴定47-48
• 3.3.4 免疫传感器制备过程的阻抗表征48-49
• 3.3.5 免疫传感器制备及检测过程参数的优化49-51
• 3.3.6 基于双重信号放大的免疫传感器的标准曲线的建立51-52
• 3.3.7 免疫传感器的特异性、重复性和稳定性52-53
• 3.3.8 实际样品测定53-54
• 3.3.9 LC-MS/MS方法验证54-55
• 3.4 小结55-57
• 第4章 可抛式一步电沉积组胺免疫传感器的建立及快速检测组胺检测仪的开发57-83
• 4.1 引言57-58
• 4.2 材料与方法58-67
• 4.2.1 仪器和试剂58-61
• 4.2.2 丝网印刷电极的预处理61
• 4.2.3 普鲁士蓝-壳聚糖-纳米金复合物的制备61
• 4.2.4 组胺包被原的制备61-62
• 4.2.5 辣根过氧化物酶标记组胺抗体的制备62
• 4.2.6 可抛式一步电沉积组胺免疫传感器的制备62-63
• 4.2.7 可抛式一步电沉积组胺免疫检测仪初步研制63-66
• 4.2.8 实际样品检测66-67
• 4.3 结果与分析67-82
• 4.3.1 普鲁士蓝-壳聚糖-纳米金复合物的特性鉴定67-68
• 4.3.2 两种材料及其复合材料的电化学行为测试68
• 4.3.3 辣根过氧化物酶标记组胺抗体的鉴定68-69
• 4.3.4 免疫传感器制备及检测过程参数的优化69-76
• 4.3.5 免疫传感器的标准曲线的建立76-77
• 4.3.6 免疫传感器的特异性、重复性和稳定性77-78
• 4.3.7 实际样品测定78-79
• 4.3.8 LC-MS/MS方法验证79-80
• 4.3.9 可抛式一步电沉积免疫检测仪半定量检测80-82
• 4.4 小结82-83
• 第5章 结论与展望83-85
• 5.1 结论83
• 5.2 创新点83-84
• 5.3 展望84-85
• 致谢85-87
• 参考文献87-99
• 附录A 攻读硕士期间的科研成果99-101
• 附录B LC-MS/MS数据图101-105
• 附录C 组胺检测仪实物图及竞赛证明105-107

【参考文献】

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本文编号：1016152