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新陈代谢过程中,尤其是在有氧呼吸作用下,生物体内会产生大量的具有高氧化活性的物质。它们的存在是把双刃剑,浓度较低时,有利于维持机体的健康,如保持细胞氧化还原平衡、参与细胞间信号转导、调节人体免疫功能以及清除受损的组织等;浓度过高时,其毒害就显现出来,会造成脂质、蛋白质与DNA的氧化损伤,从而危及各项生命活动的运转。正常的生理水平下,身体内的氧化和抗氧化体系是处于一个动态的平衡中,但由于辐射、环境污染等外在因素的影响会打破这个稳态,疾病随之而来。一些食物营养学家发现,天然植物中富含一类多酚化合物,能与自由基等氧化活性物质反应,保护生物体免受氧化应激损害。因此,合理评估食品中整体清除氧化活性物质的能力,即抗氧化容量的检测,具有重要意义。目前,常规的检测方式,如光谱法、色谱法和电化学法虽已在抗氧化测定上有诸多尝试。但是光谱法易受背景颜色的干扰;色谱法是对食物中单个抗氧化成分逐一区分后,仅给出浓度信息,无法实现真正意义上的抗氧化容量的评价;电化学法中电极的抗污性能差,数据缺乏重现性。鉴于此,亟待建立一种低成本、简单快捷、灵敏度高的方法克服以上的不足。本论文主要围绕着光电化学技术开展,将其引入到天然抗氧化领域进行研究,拓展其应用。主要的研究内容如下: 1.依托于超灵敏的磺化石墨烯-二氧化钛(SGE-TiO2)复合物,我们构建出一种光电化学检测平台。基于茶叶中主要的抗氧化成分在SGE-TiO2光电平台上均有较好的响应,可利用以下的策略来定量茶水里的整体抗氧化容量:首先,在该平台上获得等价物没食子酸(GA)的标准曲线;随后,于同一电极上测定实际样品的稀释液;最后,经换算,不同品牌茶叶的抗氧化容量便可用GA来表示。通过与DPPH及Folin-Ciocalteu法的结果对比证明,光电化学法操作简单、响应迅速、重现性好,有望成为食物抗氧化容量评价的通用平台。 2.窄带隙的半导体不仅使光电传感器在可见光下有很好的响应,而且对于仪器开发中光源的选择也更加便利,节约了成本。我们用一步化学法合成了可见光响应的BiMoxV(1-x)O4,并深入地研究了不同比例Mo掺杂对光电性能的影响,发现BiMo0.015V0.985O4具有有利的花状结构和单斜白钨矿晶型,于470 nm处展现出最佳性能。鉴于天然抗氧化剂的氧化还原电位基本上位于BiMo0.015V0.985O4的导带和价带的位置间,故不论是新鲜的果汁还是经加工的饮料、茶水,均能在BiMo0.015V0.985O4光电平台上实现整体抗氧化容量的评估。经过实验室的不懈努力,我们进一步将三电极静止检测池升级,集成出便携式流动两电极体系抗氧化分析仪,该自制仪器对五种饮料的测试结果与静态三电极电化学工作站检测结果保持一致,这为食品行业里营养物含量指标提供了标准。 3.我们以水热合成的γ-Bi2MoO6纳米带为模板,借助阴离子交换法,成功的将Bi2S3嵌入到γ-Bi2MoO6的内部。受益于纳米带结构和精巧的异质结界面,Bi2MoO6/Bi2S3光电化学平台可选择性的对液体药品中GA进行分析。由于GA广泛存在于富含多酚类的药用植物中,且被视为某些药物离厂前是否质量达标的粗略指标,为此,Bi2MoO6/Bi2S3光电传感器将对大规模药物生产的质量监管提供了新的思路。