电化学纳米传感器对畜禽产品中β-激动剂检测研究

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β-激动剂(β-agonists)俗称瘦肉精,是一类能够抑制动物脂肪生成,促进瘦肉生长的药物,其滥用行为在中国屡禁不止,这给人民的身体健康甚至生命安全造成潜在隐患,灵敏、快捷检测瘦肉精的新方法的建立具有重要理论意义与现实意义。本研究首先针对一种瘦肉精分子建立的电化学纳米传感器实现了该分子的快速定性定量检测。然后改良传感器建立了可同时检测两种分子的电化学纳米传感器。接着建立便携式电化学智能传感器不仅提高工作效率和简化操作流程,同时具有对瘦肉精检测的高稳定性。最后将电化学纳米传感器与高相液相色谱法进行比较,为电化学纳米传感器在畜禽产品中的广泛使用提供了数据支持。具体研究内容和结果如下:一、电化学纳米传感器对克仑特罗的痕量检测及其机理研究将二维纳米材料磷烯(BP)经异丙醇(IP)和Nafion(Nf)处理制备纳米复合材料修饰玻碳电极(GCE)。该电极(BP-Nf(IP)/GCE)对克仑特罗(CLB)有优异电催化响应。随后对复合电极的形貌、结构、电化学活性面积和电化学稳定性等进行研究,结果表明BP-Nf(IP)/GCE具有良好的电化学稳定性和电催化性能,峰电位是0.94 V(vs.SCE),线性浓度范围是0.06-24μM,检测限是3.7 n M(3σ/M),灵敏度是0.14μAμM-1 cm-2。对比文献,降低了电催化电位,增强了传感响应灵敏度,扩宽了检测范围。本研究还通过密度泛函理论提出CLB的电催化氧化机理。最后该传感器成功用于牛肉和牛血清等样品中CLB电化学检测,具有良好可行性和实用性。二、电化学纳米传感器对克仑特罗和莱克多巴胺的同时快速检测通过不同材料筛选优化,选择单(6-巯基-6-脱氧)-β-环糊精(S-β-CD)和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)纳米粒子(PEDOTNPs)共修饰二维纳米材料BP,实现最常用β-激动剂CLB和莱克多巴胺(RAC)的同时电化学快速检测。制备的电化学修饰电极(S-β-CD-PEDOTNPs-BP/GCE)具有稳定性高、抗污染能力强、电化学活性面积大、电化学响应好等特点。此外,本工作还通过筛选抗污染策略,选择电化学辅助材料抗污染策略,采用连续循环伏安法进一步消除电极表面的污染。S-β-CD-PEDOTNPs-BP/GCE在电位0.8 V和1.0 V(vs.SCE)处分别对CLB和RAC产生最佳电流响应。在最佳条件下,CLB在0.3-90μM浓度范围内呈现良好线性响应,RAC在0.3-9.34μM浓度范围内呈现良好线性响应,检测限分别为0.14μM和0.12μM。最后采用标准添加法,可同时测定牛肉、饲料和牛血清样品中CLB和RAC浓度,回收率在可接受范围内。三、电化学纳米传感器对克仑特罗的便携式智能检测以中药材剩余物葛藤为原料,对其进行厌氧高温炭化处理,制备成生物炭。将生物炭对使用激光直写技术制备的柔性碳电极进行修饰。同时利用智能手机和微型电化学工作站组成的微型分析仪,实现CLB的无线智能传感检测。该智能便携式电化学传感器具有制备简单、体积小、稳定性高、重复性好和成本低等优点。传感器对CLB检测获得较宽检测范围0.95-14.31μM,低检测限为0.75μM。此外,该智能便携式传感器对牛血清中CLB的加标回收检测结果表明,基于微小型分析仪的无线智能便携式传感器具有实现CLB现场野外检测的潜力。四、特布他林的多种检测方法对比分析由二维材料Mo S2,COOH-Gra和双金属Pd-Pt经过层层修饰电极,建立了快速检测特布他林(TRA)的电化学纳米传感电极(Pd-Pt/COOH-Gra/Mo S2/GCE)。电极表面形貌观察结果显示,修饰材料呈现薄层状且双金属零星分布,表明该传感器具有较强电催化性能和大比表面积,较宽TRA线性检测范围0.44-43.37μM和较低检测限0.22μM,进一步证实该电化学纳米传感器对TRA具有较高灵敏度。同时,利用高效液相色谱法建立TRA线性关系,检测范围为2.5-1400μM。比较分析两种方法的检测结果可知,电化学传感器获得了较低的检测下限,较高效液相色谱法更为灵敏且设备操作简单,成本更低。最后对牛肉和鸡肉加标回收检测TRA,回收率在98%-100.2%范围内,表明根据该研究方案构建的传感器可以为有效检测TRA提供方法支持。
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