非酶型赭曲霉毒素A电化学传感器的设计、构建及其性能研究

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赭曲霉毒素A(OTA)是由曲霉属、青霉属等真菌产生的有毒代谢物,由于其衍生物的热稳定性,使其在食品中广泛存在。一旦误食,OTA会与血浆蛋白结合,且清除半衰期长,产生许多不良反应,如致畸性、致突变性、免疫毒性以及基因毒性。OTA是目前在人体血液中检测出最多的真菌毒素,其严重威胁各国的食品安全以及国际贸易。鉴于其严重危害性,开发可行的检测技术用于OTA的快速检测至关重要。近年来,利用电化学传感器来检测OTA的研究与日俱增,主要涉及生物传感器和非酶型电化学传感器。生物传感器的发展较早,但其检测时间长、电极修饰过程复杂以及一定的假阳性出现阻碍其发展。因此,基于纳米材料的无生物活性物质的非酶型传感器的发展将替代生物传感器。但是由于OTA的结构稳定,对电极电化学响应较差,目前利用纳米材料修饰电极测定OTA的非酶传感器尚不多见。因此,需要设计灵敏度更高,响应更快,检测限更低、稳定性和重现性更好的非酶型传感器用于检测OTA。本研究利用纳米材料构建了非酶型OTA传感器,并将该传感器用于OTA在实际样品中的检测。主要研究包括以下两部分:(1)利用Ag+功能化的黑磷烯,采用简单滴涂法制备了黑磷烯修饰的非酶型电化学传感器,并将该传感器应用于农产品中OTA检测研究。研究结果表明,经过银离子功能化后,BP修饰电极的的水氧稳定性得到提高,同时BP修饰的玻碳电极能有效加快电子转移的速率和提高电极对OTA电催化活性。通过电化学技术结合密度泛函理论计算首次证实OTA的电化学氧化过程为两个电子和两个质子的不可逆的过程。该新型非酶型传感器在0.3-10μg/mL浓度范围的具有良好线性范围(R2=0.9990),检测限为0.18μg/mL(S/N=3)。该电化学传感器同时对OTA具有良好良好的抗污性能和检测灵敏度。在实际样品测定中,回收率为98.8%-103.3%,具有较高的潜在的实用性。(2)纳米金对OTA具有良好的催化效果,但是自然充氧溶液体系具有较窄的电势窗口,这限制了纳米金基电化学传感器的进一步应用于OTA检测研究。本研究以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为络合剂,与氯金酸(HAuCl4)络合制备了一种有机Au(III)络合物,利用该催化剂构建了OTA电化学传感器。采用扫描电子显微镜与透射电子显微镜对制备的CTAB-Au(III)的表面形貌进行了表征;利用傅立叶变换红外光谱、热重分析、拉曼光谱和x射线光电子能谱对化学合成材料的结构和元素状态进行了表征。物理表征结果表明,Au(III)与CTAB通过静电相互作用结合形成CTA-AuCl4和AuCl3Br-。利用该络合物修饰玻碳电极构建了非酶型传感器,研究表明所制备的传感器在自然充氧溶液体系有较宽的电化学窗口,并对OTA具有良好的电催化性能。在优化条件下,CTAB-Au(III)传感器在1.0×10-7-1.0×10-5 mol/L范围呈现良好线性(R2=0.9970),最低检测限(LOD)为2.9×10-8 mol/L(S/N=3)。同时通过对啤酒样品的加标回收测定,回收率在93.5%-98.2%之间,表明该电化学传感器具有良好应用前景。
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