分子印迹技术结合壳聚糖检测食品中抗生素的电化学传感器研究

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抗生素是微生物的代谢产物,具有杀灭或抑制微生物生长的作用。抗生素作为一种药物被广泛用于治疗各种细菌感染或抑制致病微生物感染。近年来,抗生素在畜牧业和农业中的应用越来越广泛,导致了它在食品中的残留量逐年增加。人类长期摄入含有过量抗生素的食品会使抗生素在体内蓄积,使人体对抗生素产生抗药性,对人体有很多毒副作用。食品中抗生素残留问题受到世界各国的极大重视,很多国家制定了食品中各种抗生素的最大残留限量指标。但检测抗生素的传统方法均有一定局限性,因此,探索一种灵敏、高效检测抗生素含量的方法是很有必要的。本文利用分子印迹技术的特异性结合壳聚糖和各种纳米材料的优良性能构建了分别检测食品中红霉素、土霉素、金霉素、四环素和新霉素等五种抗生素的分子印迹传感器。这些传感器对待测抗生素均具有较低的检测限和较宽的线性范围,并具有良好的重复性、选择性和稳定性等特点,在实际样品检测中得到了很好的回收率。本论文主要进行了以下几方面研究:1、利用壳聚糖-铂纳米粒子复合物和石墨烯-纳米金复合物修饰的金电极构建了一种新型的能快速灵敏检测红霉素的电化学分子印迹传感器。壳聚糖-铂纳米粒子和石墨烯-纳米金纳米复合物的协同作用可以提高传感器的电流响应和检测灵敏度。制备分子印迹聚合物时红霉素和2-巯基烟酸分别被用作模板分子和功能单体,它们首先通过Au-S键和氢键作用自组装在壳聚糖-铂纳米粒子/石墨烯-纳米金/金电极表面,然后再通过电聚合氯金酸、2-巯基烟酸和红霉素得到分子印迹聚合物。该传感器用循环伏安法、扫描电子显微镜、紫外可见光谱和计时电流检测来表征。传感器的线性范围为7.0×10-8mol/L9.0×10-5mol/L,最低检测限为2.3×10-8mol/L(S/N=3)。该传感器表现出对红霉素检测的高选择性、极好的稳定性和再现性,并已被成功应用到实际样品检测中。2、利用最优化层数的壳聚糖-多壁碳纳米管复合物多层膜和金纳米粒子构建了一种灵敏测定土霉素的分子印迹电化学传感器。最优化层数的壳聚糖-多壁碳纳米管复合材料和金纳米粒子极大地促进了传感器的电子传递过程。分子印迹聚合物以土霉素为模板分子,邻苯二胺为功能单体通过电聚合方法合成。用循环伏安法和扫描电子显微镜对分子印迹聚合物的电聚合和洗脱效果进行了表征。在实验最佳条件下,制备的分子印迹传感器对土霉素具有良好的选择性、重复性和稳定性。该传感器检测土霉素的线性范围为3.0×10-8mol/L8.0×10-5mol/L,最低检测限为2.7×10-8mol/L(S/N=3)。制备的传感器在实际样品测定中有良好的回收率。3、通过逐步修饰β环糊精-多壁碳纳米管复合物和纳米金-聚酰胺胺树状分子复合物到金电极上构建了一个特异性识别金霉素的电化学分子印迹传感器。分子印迹聚合物层是该传感器的最外层,壳聚糖衍生物作为功能单体,金霉素作为模板分子。通过循环伏安法和计时电流法表征传感器的电化学行为。该分子印迹传感器的线性范围为9.0×10-85.0×10-5mol/L,最低检测限为4.954×10-8mol/L(S/N=3)。该传感器对金霉素的测定表现出很高选择性和很好的稳定性。该传感器已被成功应用于实际样品中金霉素的定量分析。4、结合分子印迹技术,四氧化三铁-多壁碳纳米管-二氧化硅-壳聚糖复合物和石墨烯-纳米金-壳聚糖复合物构建了一种检测四环素的电化学传感器。四氧化三铁-多壁碳纳米管-二氧化硅-壳聚糖复合物和石墨烯-纳米金-壳聚糖复合物均具有良好的导电性和大的比表面积,能增强传感器的响应灵敏度。分子印迹聚合物通过电聚合方法制备,四环素为模板分子,邻苯二胺被用作功能单体。传感器的电化学性质通过循环伏安法和计时电流法表征。该传感器的线性范围为5.00×10-81.00×10-4mol/L,最低检测限为3.65×10-8mol/L(S/N=3),该四环素传感器具有选择性好,稳定性强等优点,并已成功应用到牛奶和蜂蜜样品中四环素的测定。5、将壳聚糖-银纳米粒子复合物、石墨烯-碳纳米管复合材料和分子印迹聚合物的特异性识别作用结合起来构建了一种新型的新霉素传感器。用电聚合方法制备分子印迹聚合物,其中新霉素和吡咯分别被用作模板分子和功能单体。分子印迹聚合物膜的性能用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱表征,传感器构建过程的电化学性质用循环伏安法和计时电流法检测。实验中对影响传感器性能的各种实验条件进行了优化选择,在最佳实验条件下,传感器的线性范围为9.0×10-9mol/L7.0×10-6mol/L,最低检测限为7.63×10-9mol/L(S/N=3)。该传感器对新霉素有很强的亲和力和很高的选择性。此外,该传感器在牛奶和蜂蜜样品中的新霉素检测中得到了很好的回收率,说明该传感器具有很高的实际应用价值。
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