关键词:
铜基纳米酶
活性调控
食品分析
双酚A
抗氧化
摘要:
随着食品分析方法的不断进步,纳米材料在食品分析检测方面的应用日益广泛,并发挥着重要的作用。其中,铜基纳米材料是具有酶学特性的金属基纳米材料,具有催化反应条件温和、稳定性高、成本低、易于制备、便于结构调控与改性等优势,因此,受到了研究者的广泛关注和研究。然而,铜基纳米酶仍面临一些挑战,一方面,食品中潜在的干扰物质会降低铜基纳米酶在传感中的检测能力;另一方面,与天然酶相比,铜基纳米酶的催化效率、底物选择性和特异性仍有待提升。为了克服这些难题,应继续研究铜基纳米酶的性质,并探索食品智能分析检测方法,以进一步推动铜基纳米酶在食品分析领域的广泛应用和发展。本论文利用简单方法制备了环境友好型的铜基纳米酶,并通过化学改性的方式提高了铜基纳米酶的底物选择性和催化活性。同时,构建了分子智能逻辑门分析方法,并将其应用在双酚A检测和抗氧化分析方面,研究内容具体如下:
1、在本研究中,我们基于ZrTGA纳米酶的类酶活性,建立了一种具有高选择性和高灵敏度,用于检测食品中总抗氧化能力和食品包装中双酚A的分析方法。在MOF-818的合成过程中,我们引入巯基乙酸以调控其酶活性,使新合成的ZrTGA纳米酶具有明显增强的类过氧化物酶和类漆酶活性。接着,在相同质量浓度下,我们比较了MOF-818和ZrTGA的类过氧化物酶/漆酶催化活性、稳定性及动力学特性等。结果表明,ZrTGA纳米酶的类过氧化物酶活性增强了约两倍,类漆酶活性增强了约一倍,并展现了良好的p H和温度稳定性。在动力学比较中,ZrTGA也表现出更优的底物亲和力和更快的反应初速度。通过材料表征研究,发现巯基乙酸的加入改变了原材料的表面形貌和电子价态比例,从而赋予其更加优异的性质。此外,所提出的方法被成功地应用于检测选定的食品中的总抗氧化性和食品包装中的双酚A,以确保食品质量和安全。
2、在第二部分的研究工作中,我们基于GA-CuAsp纳米酶的高漆酶活性,成功建立了另一种检测双酚A的方法。经没食子酸侵蚀调控,GA-CuAsp纳米酶的类过氧化物酶催化比色反应过程有明显的抑制作用,而其类漆酶催化活性良好。此外,新合成的GA-CuAsp具有高温稳定性、耐酸碱性和长期稳定性,能够在4-氨基安替比林(4-aminoantipyrine,4-AP)存在的条件下催化双酚A的氧化反应,产生从无色到粉红色的典型颜色变化。因此,所建立的检测双酚A的传感策略不仅减少了过氧化物酶活性带来的干扰,还具有材料制备简单、成本低廉、灵敏度高等优点。该方法的建立有利于促进基于类漆酶活性纳米酶检测双酚A传感器的构建和应用。
3、通过对三种纳米酶(ZrTGA、CuAsp、GA-CuAsp)检测双酚A的体系进行比较,我们发现GA-CuAsp检测双酚A的传感策略具有良好的检测范围(0~100μM)和检出限(0.75μM)。基于以上研究,通过以ZrTGA纳米酶的类过氧化物酶活性检测食品中的总抗氧化性和GA-CuAsp的类漆酶活性检测双酚A为两个输入模型,构建了逻辑门比色传感方法,实现了对抗氧化剂和双酚A的同时检测。此外,该方法已成功地应用在婴幼儿食品中总抗氧化性和婴幼儿食品包装中双酚A的检测。这项工作的提出为食品中生物分子和污染物的智能检测提供了一个新的传感途径。