基于適配體傳感器的牛奶中抗生素殘留快速檢測技術(shù)研究.pdf

1、牛奶中含有的抗生素殘留，不僅對人的健康造成很大的危害，而且對乳品加工企業(yè)帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。因此必須嚴(yán)格控制牛奶中抗生素殘留，除了從源頭上控制抗生素的使用外，及時、準(zhǔn)確地檢測出動物源食品中的抗生素殘留是保障畜產(chǎn)品安全的有效途徑。
　　本文研究目的是實(shí)現(xiàn)牛奶加工銷售過程中對抗生素殘留是否超標(biāo)進(jìn)行直接、快速檢測，以保障消費(fèi)者的身體健康以及乳品加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。通過研究適配體在普通電極、微陣列電極及絲網(wǎng)印刷電極上的固定和修飾方法，明確適

2、合現(xiàn)場快速檢測的適配體傳感器的制備方法。通過研究微弱電流信號的采集與處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)適配體傳感器與微弱電流檢測電路集成，進(jìn)而研發(fā)適合現(xiàn)場快速檢測的抗生素殘留快速檢測儀，實(shí)現(xiàn)牛奶中的抗生素殘留現(xiàn)場快速檢測。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)普通電極上適配體傳感器的制備方法研究
　　本文采用納米金/亞甲基藍(lán)復(fù)合修飾材料和多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖復(fù)合修飾材料在普通電極表面構(gòu)建了適配體傳感器。對影響適配體傳感器性能的參數(shù):適

3、配體濃度、測試底液的pH值，適配體與抗生素反應(yīng)的孵育時間等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定了適配體傳感器的最佳測試條件。將制備的納米金/亞甲基藍(lán)復(fù)合修飾適配體傳感器和多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖復(fù)合修飾適配體傳感器用于牛奶中的實(shí)際樣品檢測，加標(biāo)回收率分別達(dá)到94％～108％和86％～104％。檢出限分別為檢出限為0.42×10-11M和1×10-9M。對兩種適配體傳感器綜合性能對比發(fā)現(xiàn)，多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖復(fù)合物修飾的適配

4、體傳感器，雖然檢測限沒有納米金/亞甲基藍(lán)修飾的適配體傳感器低，但是樣品孵育時間明顯降低，只有14min，樣品回收率達(dá)到檢測要求，因此更加適合現(xiàn)場快速檢測。
　　(2)微陣列電極上適配體傳感器制備方法研究
　　在微陣列電極上，構(gòu)建了多壁碳納米管-殼聚糖修飾的適配體傳感器和離子液-四氧化三鐵修飾的適配體傳感器。研究了兩種電極修飾方法對微陣列適配體傳感器檢測效果的影響。在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下制備的兩種適配體傳感器，分別對不同濃度的四環(huán)素

5、進(jìn)行測試，樣品回收率均為95％～105％，獲得適配體傳感器電流變化與四環(huán)素濃度的線性關(guān)系，線性范圍均為10-9～10-5M，檢測限為1×10-9M，明顯低于國家限量標(biāo)準(zhǔn)。對兩種適配體傳感器綜合性能對比發(fā)現(xiàn)，與多壁碳納米管-殼聚糖修飾的微陣列電極適配體傳感器相比，基于離子液-四氧化三鐵修飾的微陣列適配體傳感器接觸抗生素前后阻抗變化顯著。雖然線性范圍沒有多壁碳納米管-殼聚糖修飾的微陣列電極適配體傳感器寬。但從實(shí)際應(yīng)用考慮，線性范圍均能滿足實(shí)

6、際檢測的要求。檢測同樣濃度的四環(huán)素，離子液-四氧化三鐵修飾的微陣列適配體傳感器獲得阻抗變化信號大，這樣在實(shí)際檢測中更能抵抗背景噪聲的干擾。因此從實(shí)際應(yīng)用的角度考慮中，離子液-四氧化三鐵修飾的微陣列適配體傳感器制備方法更加實(shí)用。
　　(3)絲網(wǎng)印刷電極上適配體傳感器制備方法研究
　　絲網(wǎng)印刷電極因其制作工藝簡單，成本低，可一次性使用。適合抗生素殘留的現(xiàn)場快速檢測。本文在研究普通電極以及微陣列電極上適配體傳感器的制備方法的基礎(chǔ)上

7、，將前述分析比較獲得的檢測性能較好的兩種適配體傳感器制備方法:多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖復(fù)合物修飾適配體傳感器和離子液、四氧化三鐵復(fù)合納米材料修飾的適配體傳感器制備在絲網(wǎng)印刷電極上。將這兩種適配體傳感器用于實(shí)際牛奶樣品的抗生素殘留快速檢測，結(jié)果表明:這兩種適配體傳感器的線性范圍均為10-9～10-2M，檢測限為1×10-9M，明顯低于國家限量標(biāo)準(zhǔn)。對兩種適配體傳感器綜合性能對比發(fā)現(xiàn)，與多壁碳納米管-殼聚糖修飾的絲網(wǎng)印刷電極適

8、配體傳感器相比，基于離子液-四氧化三鐵修飾的絲網(wǎng)印刷電極適配體傳感器制備方法簡單。檢測的線性范圍及檢測限兩者沒有明顯區(qū)別。從實(shí)際應(yīng)用的角度考慮中，離子液-四氧化三鐵修飾的絲網(wǎng)印刷所電極適配體傳感器制備方法更加實(shí)用。
　　(4)微弱電流信號檢測技術(shù)的研究
　　為了實(shí)現(xiàn)抗生素殘留檢測儀器的便攜化，設(shè)計(jì)微弱電流信號的檢測電路，包括I/V轉(zhuǎn)換電路、差分放大電路、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)了微弱電流信號的實(shí)時顯示、曲線繪制等。該檢

9、測電路較好地替代了電化學(xué)分析儀器。為實(shí)現(xiàn)抗生素殘留檢測儀器的便攜化、智能化奠定了基礎(chǔ)。
　　(5)基于絲網(wǎng)印刷電極的抗生素殘留快速檢測儀的研制
　　研制了抗生素殘留快速檢測儀，建立了四環(huán)素濃度與適配體傳感器電流變化之間的數(shù)學(xué)模型，為準(zhǔn)確定量檢測牛奶中四環(huán)素殘留提供計(jì)算依據(jù)。將研制的抗生素殘留快速檢測儀用于實(shí)際牛奶樣品中的四環(huán)素殘留測定，確定了檢測儀器的檢測限、準(zhǔn)確度、精確度等指標(biāo)。其檢測限低于我國及主要發(fā)達(dá)國家對牛奶中抗生素