基于导电聚合物增效的生物胺分子印迹电化学传感器的研究

摘要

生物胺是一类具有生物活性的含氮低分子化合物，在动植物体内含量较少，但普遍存在于食品中。研究表明，食品中的生物胺是细菌中的酶催化自由氨基酸发生脱羧基作用而产生的。因而，生物胺的含量可作为食品新鲜程度的指示剂。当人类摄入过多的生物胺会导致体内生物胺含量过高，产生一系列的毒性作用，导致各种疾病的发生。因此，控制食品中生物胺的生成显得尤为重要。鉴于此，本文通过结合导电聚合物及一些纳米材料，分别构建了检测食品中酪胺、组胺、β-苯乙胺和色胺的分子印迹电化学传感器。研究中构建的传感器显示了良好的选择性，宽的线性范围和低检测限，均已成功用于实际样品的检测。
　　 本研究主要包括以下方面：
　　 1、结合多壁碳纳米管．纳米金复合物和壳聚糖，构建了一种新型的检测酪胺的分子印迹电化学传感器。多壁碳纳米管．纳米金复合物用来提高电子传递和传感器的灵敏度。壳聚糖做为印迹层和多壁碳纳米管，纳米金复合物之间媒介。利用酪胺为模板，正硅酸乙酯和苯基三乙氧基硅烷为功能单体合成分子印迹聚合物。分子印迹膜对于酪胺显示了良好的选择性。在最优条件下，该传感器的线性范围为1.08×10-7～1×l0-5mol/L，检测限(LOD)为5.7×10-8mol/L。构建的传感器比先前的报道的重复性更好。该传感器重复实验的相对标准偏差为7.0％。该印迹传感器已成功地用于实际样品中酪胺的检测。
　　 2、分子印迹技术结合多壁碳纳米管和辣根过氧化物酶（HRP）信号放大作用，构建一种新型的敏感选择性检测组胺的电化学传感器。分子印迹聚合物是由模板分子组胺和功能单体邻氨基酚电聚合而成。碳纳米管有良好的导电性，能增强电子传输和传感器的灵敏度。由于组胺和HRP-组胺之间存在竞争反应，以此提高传感器的灵敏度。在最佳条件下，组胺的检测线性范围为8.7×l0-10mol/L～1.0×l0-6mol/L，检出限为8.7×10-10mol/L。该传感器已成功应用于实际样品中组胺的测定。
　　 3、利用分子印迹聚合物为识别元件，结合聚吡咯和多壁碳纳米管-酞菁钴-纳米金-丝素蛋白(MWCNTs-CoPc-AuNPs-SF)纳米复合物膜，构建了一种新型的选择性电化学传感器测定β-苯乙胺(PEA)。分子印迹聚合物是利用PEA为模板，邻氨基酚为单体通过电聚合而成。通过循环伏安法和电化学阻抗谱进行了修饰电极的表面特征表征。该传感器的性能由计时电流法测定。对于一些已知的影响传感器的性能的参数，进行了优化。实验结果表明，MWCNTs-CoPc-AuNPs-SF复合膜可明显提高电流响应。与结构相似的分子相比，该传感器对PEA显示了良好的选择性。在最佳条件下,3.0×l0-7mol/L～9.0×l0-5mol/L的PEA浓度范围内呈线性相关，检出限为2.2×10-7mol/L(S/N=3)。重复实验(3.0×10-6mol/L，n=5)的相对标准偏差(RSD)为5.5％。在实际样品中PEA的测定表现出良好的回收率。
　　 4、基于聚吡咯-磺化石墨烯和透明质酸．多壁碳纳米管开发了一种灵敏检测色胺的分子印迹电化学传感器。分子印迹聚合物是以色胺为模板，对氨基苯甲酸为单体电聚形成的。修饰电极的表面特征通过循环伏安表征。用计时电流法研究构建传感器的性能。实验中影响分子印迹传感器性能的参数进行了优化。结果显示，聚吡咯-磺化石墨烯复合物膜具有高导电性和良好的电化学性能；透明质酸-多壁碳纳米管生物复合物能明显增加电流信号。传感器显示了良好选择性。最佳条件下，传感器在9.0×10-8mol/L～7.0×10-5mol/L色胺浓度范围内呈线性关系，检测限是7.4×10-8mol/L(S/N=3)。该分子印迹电化学传感器成功用于实际样品中色胺的检测。