高粱中微痕量物质的检测方法构建及其应用研究

摘要

高粱籽粒中的微痕量物质单宁和重金属，是评价高粱品质的两个重要因素。单宁含量的多少，既对出酒率亦对酒的口味有很大的影响；而重金属的种类和含量在酿酒过程中，对酒体的质地和老熟的影响亦不可忽视。虽然这两种物质的传统方法检测效果良好，但往往要受大型仪器设备和专业操作人员的限制，检测成本高，且很难实现现场实时监测的需要。鉴于此，本文针对单宁和重金属当前检测技术中存在的问题，首先，在铁(Ⅲ)可与硫氰酸根离子和单宁络合的基础上，对单宁的快速、高效的检测方法进行了探索；另外，基于重金属离子对脲酶的抑制作用，借助卟啉的光敏效应，对对Cd2+敏感的脲酶-卟啉材料进行了筛选，并对卟啉与脲酶的相互作用进行了初步探究。通过本论文的工作，得到如下结果。
　　①基于铁(Ⅲ)可与硫氰酸根离子和单宁发生络合反应，生成稳定的三元离子络合物的性质，建立了硫氰酸铁分光光度法测定高粱中单宁的新方法。显色液与单宁反应后溶液颜色变化显著，在575nm处有明显的吸收峰，15min内可实现检测。在优化后的条件下，单宁浓度在0.0001-0.06g/L范围内服从朗伯-比耳定律，回归方程为 Y=13.664X+0.0389，相关系数 R2=0.9993。该方法的平均回收率在98.40％~100.27%范围内，RSD＜0.5%。以此方法应用于高粱样品中单宁含量的测定，与国标检测方法(GBT15686-2008)结果一致。
　　②经过实验探索了试纸与单宁反应的最佳条件，提出了用硫氰酸铁-壳聚糖试纸法快速检测高粱中单宁的方法。结果表明，pH值为7.0~9.0的条件下，单宁与硫氰酸铁试纸反应5min后生成紫红色稳定络合物，试纸颜色深浅与样品中单宁浓度成正比。通过与标准色阶图谱比较，确定单宁浓度，试纸最低检出限达10-3g·L-1。通过对七种高粱样品中单宁含量的测定并与国标法测定比较发现，本方法测定的结果和国标法检测结果一致，可实现半定量检测。且经过稳定性实验和干扰实验发现，试纸稳定性良好。
　　③基于光学传感原理，为了使制备的试纸能实现定量检测，对所制备硫氰酸铁试纸进行了更进一步的优化。结果表明，在优化的条件下，传感器显示的信号值与单宁的浓度在10-3～1g/L范围内有良好的线性关系，且灵敏度高、线性范围宽，检出限达到0.0002g/L，平均回收率高达95.86%，与国标法检测结果一致性高，最大相对偏差不高于0.7%，检测结果令人满意。
　　④利用紫外-可见吸收光谱法，构建了脲酶-卟啉复合材料，并对具有Cd2+敏感性的脲酶-卟啉复合材料进行了筛选。结果表明，在Tr is-盐酸缓冲溶液中，脲酶与非水溶性卟啉发生了相互作用，使非水溶性卟啉在 Tris-盐酸缓冲溶液中的光谱行为发生了改变，最高吸收的吸光度和位置均发生了改变；Cd2+对脲酶-卟啉材料已有的平衡或结构有所影响，通过对脲酶-卟啉材料与Cd2+作用前后光谱行为的研究发现，对Cd2+灵敏度最高的是脲酶-ZnTPP和脲酶-TPPS1，其灵敏度远远高于其他三种材料，最差的是脲酶-CoTPPCl（0.123）。脲酶-卟啉材料的构建和筛选，为构建可应用于Cd2+检测的高灵敏生物传感器奠定基础。

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英文摘要

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 单宁的检测方法

1.3 试纸法检测及其应用

1.4 重金属离子检测方法

1.5 卟啉

1.6 课题的主要研究目的和内容

2 基于硫氰酸铁-单宁复合物检测方法的构建

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.3 本章小结

3 试纸法快速测定高粱中单宁的研究

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 试纸法测定单宁的定量研究

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 脲酶-卟啉复合材料的构建及初步探究

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间所发表的文章：

B．作者在攻读硕士学位期间所申请的专利：