关键词:
纳米材料
有机聚合物
化学修饰电极
食品分析
违禁添加物
摘要:
非法使用各种违禁添加物已成为危害食品安全的主要问题之一。为了严厉打击危害食品安全的行为,保障食品安全,实现食品样品中违禁添加物高灵敏度、高选择性准确检测成为关键手段。尽管目前已有不少方法可用于食品样品中违禁添加物的分析检测,但也存在各种各样的不足。因此,进一步开发新的分析方法、原理以实现食品中违禁添加物快速准确检测仍需要进一步探索和研究。近期,纳米材料化学修饰电极电化学传感方法因操作方便、分析费用低、易于实现小型化、自动化等特点已在食品安全领域受到广泛关注。其主要原理是将各种纳米材料有序组装于基础电极表面,利用各纳米材料的相互协同实现修饰电极对食品中违禁添加物的高性能电化学分析。本论文首先对近年来纳米材料化学修饰电极在食品分析领域的应用进行综述和总结,然后通过设计分别制备了石墨烯量子点-过氧化聚吡咯-多壁碳纳米管复合膜修饰电极、多壁碳纳米管-过氧化聚吡咯-还原氧化石墨烯复合膜以及金纳米粒子-聚L-半胱氨酸-过氧化聚吡咯-还原氧化石墨烯复合膜修饰电极,并将上述电极分别用于罗丹明B、6-苄氨基嘌呤及瘦肉精等食品中违禁添加剂的电化学传感。全文主要内容如下:1.先将碳纳米管滴涂于基础电极表面,再以石墨烯量子点为掺杂剂,采用电化学方法将吡咯电化学聚合在碳纳米管表面,在进一步电化学还原和过氧化处理后,得到了石墨烯量子点-过氧化聚吡咯-多壁碳纳米管复合膜修饰电极(GQDs-OPPy/MWCNTs/CCE)。在详细研究罗丹明B在该修饰电极上电化学性质及电极反应机理的基础上,采用差分脉冲伏安法建立了一种可用于食品样品中罗丹明B测定的新方法。在优化的实验条件下,采用DPV法测定Rh B,在5.0×10~2.0×10 mol·L范围内,峰电流的大小与浓度变化成正比,检出限为1.7×10 mol·L(3S)。该GQDs-OPPy/MWCNTs/CCE修饰电极与文献报道的电化学传感器相比具有更低的检出限和更宽的线性范围。将其用于花椒、辣椒和果干样品中罗丹明B的检测,结果满意。2.采用一步电化学沉积法从同时含有氧化石墨烯(GO)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和吡咯的溶液中制备了多壁碳纳米管/聚吡咯/氧化石墨烯复合膜(MWCNTs/PPy/GO)修饰电极。经后续电化学还原和过氧化处理,制得了一种多壁碳纳米管-过氧化聚吡咯-还原氧化石墨烯复合膜(MWCNTs/OPPy/Er GO)修饰电极。结果表明,采用一步电化学技术可同时将石墨烯、碳纳米管和聚吡咯有序组装在基础电极表面,简化了电极制备过程。进一步研究了该修饰电极上植物激素6-苄氨基嘌呤(6-BAP)的电化学行为,解释了6-BAP在该电极上可能的反应机理。在此基础上,建立了微分脉冲伏安法(DPV)测定6-BAP的新方法。优化实验条件后,用该修饰电极DPV法检测6-BAP时,在1.0×10~3.0×10 mol·L范围内,浓度大小与峰电流值成正比,检出限(3S)为3.3×10 mol·L。该方法用于豆芽水中6-BAP的测定,加标回收率在95.2~104%范围内。3.首先采用电化学方法构筑了过氧化聚吡咯-还原氧化石墨烯复合膜(OPPy/ERGO)修饰电极。进一步在该复合膜修饰电极上电化学沉积了聚L-半胱氨酸(P-L-Cys),制得聚L-半胱氨酸-过氧化聚吡咯-还原氧化石墨烯复合膜(P-L-Cys/OPPy/ERGO),最后将该电极浸入金纳米粒子(Au NPs)胶体溶液中,制备了一种金纳米粒子-聚L-半胱氨酸/过氧化聚吡咯/还原氧化石墨烯复合膜(Au NPs/P-L-Cys/OPPy/ERGO)复合膜修饰电极。结果表明,基础OPPy/ERGO复合膜的三维结构为负载聚L-半胱氨酸提供了更大的比表面积和更多的活性位点。利用聚L-半胱氨酸的吸附作用,可进一步将金纳米粒子有序组装到界面上。膜中各组分的相互协同进一步提高了该修饰电极检测盐酸克伦特罗的电化学活性,可实现猪肉中盐酸克伦特罗的有效测定。DPV法检测盐酸克伦特罗时的线性范围和检出限(3S)分别为7.0×10~7.0×10 mol·L和2.3×10 mol·L。