分子印跡技術(shù)結(jié)合石墨烯檢測食品添加劑的電化學(xué)傳感器研究.pdf

1、食品添加劑是一種為了改善食品的顏色、味道、香氣等感官特征，或者是由于食品的防腐和加工工藝的需要而加入到其中的化合物或天然物質(zhì)。目前使用的食品添加劑的種類有很多，主要包括起泡劑、抗氧化劑、防腐劑、著色劑、增稠劑、甜味劑等。抗氧化劑是一類可以防止食物由于氧化作用而發(fā)生腐敗的食品添加劑。丁基羥基茴香醚、叔丁基氫醌以及沒食子酸丙酯等都屬于人工合成的酚類抗氧化劑，被添加到食品中不僅可以有效地防止食物腐敗，而且可以延長食品的保質(zhì)期。在油炸食品、膨化

2、食品、各種動物脂肪、動物肉類以及動植物油類中，酚類抗氧化劑對食品的抗氧化作用是很顯著的，因此被廣泛添加。但是，隨著抗氧化劑在全世界范圍內(nèi)的廣泛使用，很多研究人員發(fā)現(xiàn)，人類長期攝入含有抗氧化劑的食品會導(dǎo)致體內(nèi)營養(yǎng)元素的缺失，甚至各種抗氧化劑在人體內(nèi)分解還會產(chǎn)生多種有毒有害的物質(zhì)，還有某些抗氧化劑會對人體內(nèi)的菌群產(chǎn)生不可忽視的影響。鑒于此，很多國家都通過建立法律法規(guī)來明確規(guī)定食品生產(chǎn)過程中抗氧化劑的添加使用。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)對抗氧化劑的準(zhǔn)確檢

3、測對保護(hù)人類身體健康以及食品安全領(lǐng)域的發(fā)展意義重大。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，目前對抗氧化劑的檢測方法主要包括高液相色譜法、氣相色譜法、紫外可見光譜分析法等傳統(tǒng)方法。這些方法存在很多不足之處，比如樣品的預(yù)處理時(shí)間長、儀器昂貴并且操作復(fù)雜、需要專業(yè)的操作人員、檢測時(shí)間過長等，故而，探索出一種可以靈敏、快速檢測食品添加劑的方法是很必要的。
　　本研究基于各種納米材料的優(yōu)良特性修飾電極，結(jié)合分子印跡技術(shù)對目標(biāo)分子的特異性識別能力，構(gòu)建分子印跡電化學(xué)

4、傳感器，實(shí)現(xiàn)了對丁基羥基茴香醚、叔丁基氫醌和沒食子酸丙酯等幾種食品添加劑的靈敏、快速檢測。構(gòu)建的這些新型的分子印跡電化學(xué)傳感器具有良好的再現(xiàn)性、穩(wěn)定性和重復(fù)性，并且在實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)分子特異性檢測的同時(shí)均表現(xiàn)出較寬的線性檢測范圍和較低的檢測限，而且構(gòu)建的幾種分子印跡電化學(xué)傳感器均可以應(yīng)用于實(shí)際樣品中食品添加劑的檢測。
　　本論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1、基于石墨烯-普魯士藍(lán)復(fù)合物的優(yōu)良特性來修飾玻碳電極，結(jié)合分子印

5、跡技術(shù)，構(gòu)建了一種新型的丁基羥基茴香醚分子印跡電化學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)了對食品中丁基羥基茴香醚的快速、靈敏檢測。石墨烯和普魯士藍(lán)的協(xié)同作用提高了分子印跡電化學(xué)傳感器的電流響應(yīng)和檢測靈敏度。在分子印跡聚合物的制備過程中，我們分別以丁基羥基茴香醚為模板分子，以吡咯為功能單體進(jìn)行制備，并且通過電聚合的方式將分子印跡聚合物聚合在石墨烯-普魯士藍(lán)復(fù)合物修飾過的玻碳電極的表面。通過循環(huán)伏安法、電化學(xué)阻抗法、掃描電子顯微鏡和計(jì)時(shí)電流法對構(gòu)建的分子印跡電化學(xué)

6、傳感器進(jìn)行了表征。該傳感器的線性檢測范圍為9×10-8 mol/L到7×10-5 mol/L，最低檢測限為7.63×10-8 mol/L(S/N=3)。構(gòu)建的傳感器實(shí)現(xiàn)了對丁基羥基茴香醚特異性檢測，并且具有很好的再現(xiàn)性、重復(fù)性和穩(wěn)定性，可以用于實(shí)際樣品中丁基羥基茴香醚的檢測。
　　2、以核-殼分子印跡聚合物為識別原件，結(jié)合氧化石墨-二氧化錳和離子液體-多壁碳納米管復(fù)合物修飾玻碳電極，構(gòu)建了一種新型的分子印跡電化學(xué)傳感器，檢測食品中

7、含有的叔丁基氫醌。核-殼分子印跡聚合物以納米金顆粒為核心，以二氧化硅為殼材料，在二氧化硅殼的表面印跡上模板分子叔丁基氫醌。一方面，由于納米金核心的表面積較大、導(dǎo)電性良好，二氧化硅殼材料的吸附力和生物相容性很強(qiáng)，所以核-殼復(fù)合物可以提高分子印跡聚合物的電流響應(yīng)，增加識別位點(diǎn)的數(shù)量，增強(qiáng)模板分子叔丁基氫醌的印跡效應(yīng)，提升分子印跡電化學(xué)傳感器的檢測靈敏度和識別能力。另一方面，氧化石墨-二氧化錳和離子液體-多壁碳納米管復(fù)合物的協(xié)同作用，提升了構(gòu)

8、建傳感器的靈敏度。在研究過程中，我們對該分子印跡電化學(xué)傳感器的構(gòu)建機(jī)理進(jìn)行了調(diào)查，對傳感器進(jìn)行了循環(huán)伏安、掃描電子顯微鏡和計(jì)時(shí)電流表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，構(gòu)建的傳感器的電化學(xué)性能優(yōu)良，比如，具有良好的再現(xiàn)性、重復(fù)性和穩(wěn)定性，對模板分子叔丁基氫醌的特異性識別能力強(qiáng)等。傳感器對叔丁基氫醌的線性檢測范圍為2×10-8 mol/L到1×10-5 mol/L，最低檢測限為1.8×10-8 mol/L(S/N=3)。制備的分子印跡電化學(xué)傳感器在實(shí)際樣品

9、檢測中的回收率比較高。
　　3、基于鉑金雙金屬納米粒子結(jié)合石墨烯-多壁碳納米管雜交材料制備納米復(fù)合物修飾玻碳電極，構(gòu)建分子印跡電化學(xué)傳感器，檢測食品中的沒食子酸丙酯。鉑金雙金屬納米粒子結(jié)合石墨烯-多壁碳納米管雜交材料制備的納米復(fù)合物的表面積大、導(dǎo)電能力強(qiáng)，可以提高分子印跡電化學(xué)傳感器的靈敏度。對制備的分子印跡電化學(xué)傳感器進(jìn)行了循環(huán)伏安、計(jì)時(shí)電流、掃描電子顯微鏡和X射線衍射表征，同時(shí)對傳感器構(gòu)建過程中的影響參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。我們制備的