分子印迹电化学传感器构建与偶氮色素检测应用

来源 :湖南工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:icewangb
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苋菜红、诱惑红、新胭脂红等是均是人工合成偶氮类食用色素。其具有成本低、色泽持久、稳定性好、溶解性好等特点,在食品工业中受到广泛的欢迎。然而食用过量会引起儿童行为异常,还会引起头晕、焦虑、过敏甚至癌症等不良健康影响。目前,关于这类食用色素的检测方法的报道已经有很多,但其方法操作繁琐,耗时长,成本高,而且对于一些基质比较复杂的实际样品,需要繁琐的前处理,同时受干扰物干扰严重。因此,本课题结合了分子印迹技术(MIT)与电化学传感技术,通过引入纳米材料或者纳米复合材料,成功构建了选择性高、灵敏度高和超灵敏的偶氮类食用色素分子印迹电化学传感器,并对实验原理、实验条件以及应用进行了详细研究。主要研究结果如下:(1)苋菜红分子印迹电化学传感器的构建及应用通过循环伏安法,在修饰了多壁碳纳米管(MWCNTs)的电极表面电沉积苋菜红分子印迹聚合薄膜,制备了一种具有选择性高、稳定性好的分子印迹电化学传感器。然后在空白磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,恒电位下成功洗脱苋菜红模板分子,与传统方法相比,该洗脱方法速度快且环保。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X-射线衍射(XRD)、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(SEM)等方法对MWCNTs和分子印迹聚合物进行了系统的研究。所得的苋菜红分子印迹电化学传感器(MIPs/MWCNTs/GCE)具有良好的电活性表面积和低的电荷转移电阻。由于MWCNTs的引入,MIPs/MWCNTs/GCE上对苋菜红的电化学响应信号明显增强。在最佳条件下,MIPs/MWCNTs/GCE对苋菜红的检测表现出优异的分析性能,具有两个较宽的检测范围(0.007~1μmol·L-1和0.4~17.0μmol·L-1),该方法对苋菜红的检出限(LOD)可达0.4 nmol·L-1。此外,聚吡咯分子印迹膜对苋菜红分子具有高的结合亲和力和特异性识别能力,能够在复杂的基质中以优异的选择性、重复性和稳定性对苋菜红进行稳定检测。该传感器实现了对各种果汁饮料中苋菜红的超灵敏检测,回收率可接受(95.0~97.7%)。(2)诱惑红分子印迹电化学传感器的构建及应用通过水热法合成了FeMoO4,将其与多壁碳纳米管(MWCNTs)复合并引入到玻碳电极上,它们之间的协同增敏作用极大地增强了传感器的导电性能。将该复合电极修饰到玻碳电极表面,得到FeMoO4-MWCNTs/GCE。然后,以诱惑红作为模板,吡咯(Py)作为功能单体,采用电聚合方法在FeMoO4-MWCNTs/GCE表面聚合成诱惑红分子印迹聚合物膜,移除诱惑红模板分子之后,得到灵敏度高、选择性好的诱惑红分子印迹电化学传感器(MIPs/FeMoO4-MWCNTs/GCE)。采用SEM和XRD对MWCNTs以及分子印迹聚合物(MIPs)的形貌进行了表征分析。采用CV对制备的MIPs/FeMoO4-MWCNTs/GCE的构建过程进行了系统的研究。并采用二阶导数线性扫描伏安法研究了其检测条件。在实验优化后的检测条件下,该MIPs/FeMoO4-MWCNTs/GCE在诱惑红的浓度范围为0.01~1μmol·L-1内对诱惑红具有良好的线性响应,LOD计算为6 nmol·L-1。将其应用于各种果汁饮料样品中诱惑红的高灵敏测定,得到相对满意的加标回收率(96.4~101.0%),所制备的印迹传感器在偶氮类食用色素检测中具有一定的应用前景。(3)新胭脂红分子印迹电化学传感器的构建及应用本实验采用水热法合成了纳米Ce2Mo3O13,将其与MWCNTs复合修饰到电极表面作为增敏材料,以新胭脂红为模板分子,Py为电聚合单体,采用恒电位方法制备了高选择性、高灵敏的新胭脂红分子印迹电化学传感器(MIPs/Ce2Mo3O13-MWCNTs/GCE)。采用SEM和XRD对增敏材料以及MIPs的形貌、结构进行了表征分析。同时对该传感器构建的过程、测试的条件进行了研究。在优化后的测试环境下,测试得到该传感器的线性范围为0.01~1μmol·L-1,LOD为7 nmol·L-1,同时该印迹传感器具有良好的选择性、重现性和稳定性。将其应用于果汁饮料样品中新胭脂红的加标回收率在97.0~100.7%之间,RSD低于5%。该方法可为新胭脂红的含量检测提供一种高选择性、高灵敏和良好稳定性的方法,具有广阔的应用前景。
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