谷胱甘肽电化学传感器的构建及其在食品检测中的应用研究

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谷胱甘肽(GSH)作为动物体内重要的三肽硫醇,是表征肉类抗氧化性的常用指标,且常用作肉制品的添加剂强化其风味。因此,定量分析肉类食品中的GSH对评价其营养价值具有重要意义。迄今为止,国内外已报道了多种GSH检测技术,如高效液相色谱法、质谱法、表面增强拉曼散射法、毛细管电泳法等,但上述技术存在仪器设备昂贵、检测时间长、操作复杂等缺点。与之相比,电化学检测方法具有成本低廉、响应速度快、操作简单、灵敏度高等优点,在食品药品分析领域应用广泛。但由于猪肉组分复杂,限制了常规电化学方法在猪肉GSH检测中的应用。基于此,本论文采用两种方法构建GSH电化学传感器,考察了传感器的电分析性能及其在猪肉和人血清实际样品中的应用潜力。在第一部分研究工作中,基于咖啡酸(CAF)衍生物与GSH加成反应构建了GSH电化学传感器。首先通过石墨烯模板法合成二维氮掺杂有序介孔碳(2D-NOMC)并制备改性电极,利用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等技术对材料物化性质进行表征,结果显示该材料表现出二维材料典型的层状结构,且具有良好的导电性;此后具体研究了不同活性物质(CAF、GSH、H+、SH-等)的电化学行为,结果表明该改性电极上反应产物的氧化还原是受扩散控制的可逆一电子/一质子转移过程。利用高分辨率质谱(HRMS)对电化学反应产物进行分析,发现CAF与GSH的反应遵循一种基于邻醌和巯基1,4-迈克尔加成的ECE反应机理;最后利用反应产物的电流响应构建GSH传感器并分析其电化学性能,结果表明该传感器具有5.0-6000.0μmol/L的宽线性范围、1.18μmol/L的检测限(S/N=3)、以及良好的重复性和选择性,在猪肉和人血清样品的GSH测定中具有灵敏的响应和良好的回收率(97.30-107.30%)。在第二部分研究工作中,基于金纳米颗粒/酸化碳纳米管(Au NPs/A-CNTs)复合材料催化GSH氧化构建了GSH电化学传感器。首先采用光还原法合成Au NPs/A-CNTs复合材料并制备改性电极,利用TEM、X射线衍射(XRD)、CV、EIS等技术对材料物化性质进行表征,测试结果表明Au NPs均匀分散在A-CNTs载体上,且该复合材料表现出良好的电催化性能,推测其对于GSH电催化活性的提高具有协同作用。通过优化材料载量、电解液p H、扫描速率等工作参数,在最佳测试条件下分别构建了p H 7.0和p H 2.0的GSH传感器并分析其电化学性能,结果表明二者分别具有0.5-5000.0μmol/L和0.5-2000.0μmol/L的宽线性范围、39.10 nmol/L和25.59 nmol/L的低检测限(S/N=3),均具有良好的重复性、选择性和稳定性。所构建的p H 7.0的传感器在猪肉样品中GSH加标回收率为97.22-101.81%,p H 2.0的传感器在人血清样品中GSH加标回收率为100.73-104.19%,均表现出良好的GSH电分析性能。
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