食用植物油中辣椒素类掺伪标志物电化学免疫传感方法的构建与应用

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由“地沟油”假冒食用植物油引起的食用油掺伪问题,严重威胁到了消费者的身体健康。目前食用植物油掺伪检测多采用准确性和稳定性较高的传统仪器分析法,但这些仪器价格昂贵、体积庞大、非专业人员操作困难,难以实现食用植物油掺伪的快速检测。电化学免疫传感器由于检测时间短、便于操作、准确度高而成为食用植物油现场快速检测的有效途径。研究发现,辣椒素类物质可以作为“地沟油”的标志物用于食用植物油掺伪的判定。本文以辣椒素类物质抗体作为识别元件,利用计算机辅助建模对抗原抗体的识别机制进行了研究,对食用植物油辣椒素类掺伪标志物电化学传感器的构建方法进行了探索,主要包含以下研究内容:(1)辣椒素类物质免疫传感器的核心元件是辣椒素类物质抗体,明确辣椒素类物质抗体的关键识别位点对免疫传感器的构建具有重要作用。利用软件MOEv2018.01对辣椒素类物质单克隆抗体可变区进行了同源建模及分子对接研究,明确了辣椒素类物质抗体与目标小分子互相作用的重要识别位点及关键作用力:L-CDR1上Tyr30都与辣椒素类物质形成氢键;L-CDR1上Tyr24和H-CDR1上Tyr27都与辣椒素类物质形成C-H…π非键弱相互作用;H-CDR1上His26,H-CDR2上Tyr44和H-CDR3上Gly94,Phe95都与之形成范德华力等。这揭示了辣椒素类物质抗体的识别机制,探明了辣椒素类物质识别位点为酰胺基团、长链烷基和苯环,为后续高灵敏传感器的构建提供理论支撑。(2)在上述基础上,构建了基于双信号放大策略的免疫传感器用于食用植物油掺伪标志物辣椒素类物质检测。为了提高免疫传感器的灵敏度,以电沉积方法制备了普鲁士蓝-纳米金(Prussian blue-gold nanoparticles,PB-AuNPs)复合材料,并通过扫描电镜、能谱分析和电化学等手段对上述材料进行了表征。用层层组装的方法构建了基于硫堇/普鲁士蓝-纳米金(Thionine/Prussian blue-gold nanoparticles,TH/PB-AuNPs)的双信号放大的辣椒素类物质电化学免疫传感器。普鲁士蓝-纳米金提供了更好的导电性,硫堇则增强了电子转移的稳定性,提高了传感器的电化学性能。在最佳条件下,所建立的免疫传感器在0.1~1,000 ng/mL浓度范围内线性关系良好,并在食用植物油掺伪标志物辣椒素类物质的实际样品检测中得到了成功应用。(3)为了进一步提高免疫传感器的灵敏度,构建了基于纳米四氧化三铁@二氧化铈(Fe3O4NPs@CeO2)修饰的竞争型辣椒素类物质电化学免疫传感器。辣椒素类物质通过与抗原竞争的方式与抗体反应,进而对电信号产生相应的影响。利用具备高电导率和强氧化还原性的Fe3O4NPs@CeO2来对电极进行改性,进一步增强了辣椒素类物质免疫传感器的灵敏度。通过不同的电化学方法对辣椒素类物质免疫传感器的性能进行了研究。结果表明该传感器稳定性好,灵敏度得到进一步提高,在10-3~104 ng/mL浓度范围内线性关系良好,检测限为0.33 pg/mL。
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