基于新型碳纳米材料的电化学传感器的构建及其应用于肉品品质安全评价

发布时间：2021-07-23 13:08

　　随着生活水平的提高,人们对食品安全提出了更高的需求。在肉类和肉制品中,感官（外观、味道和感觉）、安全和营养特性是决定消费者购买动机的主要因素。抗生素广泛应用于食品生产和畜牧业,能够抑菌并促进动植物生长。其中卡那霉素（KANA）作为最常用的氨基糖苷类抗生素之一,不加控制和不正确的使用会导致卡那霉素在动物体内残留,间接对人体产生严重的副作用,因此,肉类食品中抗生素残留问题是消费者重点关注的食品安全问题之一。羟基自由基（^·OH）是活泼性较强的活性氧自由基,具有强氧化性,是引起脂质链式氧化反应的重要因素之一,并导致肉类腐败,影响肉品的颜色、气味、风味和营养特性。生物胺是一类具有生物活性的含氮有机化合物总称,它们广泛存在于各类富含氨基酸和蛋白质的食品中,其中组胺（histamine）对人类健康的影响最大。基于此,本文的研究目标是卡那霉素、羟基自由基和组胺的定量检测,并以此来评估肉类产品的食用安全性。碳纳米材料作为新型材料的重要组成部分一直受到研究人员的极大关注。新型碳纳米材料包括石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯及氮掺杂碳纳米材料等。这些碳纳米材料因其生物相容性好,比表面积大... 

【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校

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【学位级别】：硕士

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电化学传感器的工作原理图

第1章绪论2图1.2不同类型的传感器的使用比例柱状图，数据来自斯高帕斯数据库（2017-2019.8）Figure1.2Thebarchartrepresentingtheusagefractionofdifferentsensorsonvariousbiosensorplatforms,accordingtoScopusdata(since2017toAugust2019).1.1.2电化学传感器类型1.1.2.1DNA生物传感器（1）分析物与DNA相互作用。分析物与DNA的作用方式有三种：分析物与DNA通过静电作用结合；分析物与DNA上的凹槽结合；分析物嵌入DNA中。在静电型DNA生物传感器中，由于DNA上的磷酸基团带负电，可以与带正电的分析物相互作用，这类分析DNA生物传感器适用于阳离子的测定。另外，在DNA结构中有两个主要和次要的凹槽，这些位置可用于分析物与DNA的相互作用。第三种作用方式，将分析物嵌入DNA中，DNA结构中有四个碱基，分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)，其中鸟嘌呤和腺嘌呤具有电活性，在电化学体系中可被氧化。如果分析物可以嵌入DNA结构中，鸟嘌呤、腺嘌呤或两个碱基的氧化信号会降低，而这种电流的降低与分析物的浓度直接相关，可用于分析物的测定[3]。（2）核酸杂交。这类DNA生物传感器的工作原理是将固定探针与序列特异性目标DNA杂交。可以用[Fe(CN)6]3-/4-或者二茂铁等具有氧化还原信号的物质作信号分子，根据杂化前后电化学信号的变化来测定目标DNA分子。通常在电极表面修饰导电性较好的纳米材料用于提高传感器的灵敏度。1.1.2.2酶生物传感器1962年Clarke等人首次提出将酶与电极结合来测定酶底物想法。到了1967年，Updike和Hicks研制出世界上第一支葡萄糖氧化酶电极，将葡萄糖氧化酶固

第1章绪论3定在电极上用于定量检测血清中葡萄糖的含量。在酶生物传感器中，酶分子被用作检测过程中的识别元件，酶与分析物之间的选择性反应有助于制备高选择性电化学生物传感器，如图1.3所示。酶在电极表面的固定化是制备酶生物传感器的主要步骤，酶传感器的再现性和灵敏度主要取决于酶的固定。酶修饰到电极表面的方法有包封、物理吸附、交联、共价结合等[4]。基于酶构建的电化学生物传感器具有高的选择性、灵敏度和特异性。图1.3酶生物传感器的典型过程。Figure1.3Atypicalprocedureforenzymaticbiosensors.1.1.2.3电催化传感器在电催化机理中，在电极表面固定一个具有可逆或准可逆行为的介质并与分析物相互作用，与分析物相互作用后，引起氧化或还原信号的变化可用于测定分析物。如Selvakumar等基于hemin/RGO-CMF构建了一种电化学传感器用于检测过氧化氢，如图1.4所示，血红素中的变价铁能够与过氧化氢作用，催化过氧化氢的分解，放大电化学信号，进而实现对过氧化氢的检测[5]。


本文编号：3299351