基于金属有机骨架及凝胶材料构建传感平台用于食品毒素及农药检测的研究

食品中真菌毒素、农药残留带来的生物及环境危害不容忽视,因此开发快速灵敏检测真菌毒素、农药残留的分析方法具有重要意义。基于金属有机骨NVP-TNKS656核磁架(MOF)及凝胶(MOG)材料的传感平台具有灵敏、耗时短等优点,被广泛用于食品毒素与农残的检测。本文合成了Fe MOG以及具有纳米酶性质的Mn MOF、Mn-ZIF-67-0.4、TCPP-Cu Co_2O_4,将其用于构建真菌毒素和农药残留检测的传感平台。本文的研究工作分为以下四个部分:(1)黄曲霉素B1(AFB1)是天然食品中最为常见的一类污染物,其毒性和致癌性也最强。本实验合成了具有类过氧化氢酶性质的金属有机骨架材料Mn MOF纳米酶,经高温炭化后得到Mn MOF-C,通过掺杂铂纳米颗粒得到复合材料Pt NPs@Mn MOF-C,发现其催化能力可进一获悉更多步增强。将该复合材料作为标记物用于制备AFB1适体传感器,利用适体的高度亲和力与高特异性,使其与AFB1发生特异性结合从电极表面解离下来,导致Pt NPs@Mn MOF-C催化过氧化氢产生的电流信号减小,从而实现食品中AFB1的定量检测。在0.001~100 ng/m L范围内,随着目标物AFB1浓度的增大,响应信号逐渐降低。本实验所构建的适体传感器灵敏度高、耗费时间短,可用于真实大米样品中AFB1的检测,展现出良好的应用前景。(2)采用一锅法制备了双金属有机骨架材料Mn-ZIF-67-0.4,利用其优异的类氧化酶性质构建了比色传感平台用于多巴胺(DA)的检测。在最优条件下响应信号(652 nm处的吸光度差值)与DA浓度具有良好的线性关系,线性范围为0.4-80μmol/L,R~2=0.9952,回归方程为ΔA=0.0145 c+0.1303。本实验所构建的DA比色传感平台可用于人血清中DA的检测,具有成本低、耗时短、检测灵敏等特点。(3)利用新型金属有机凝胶Fe MOG构建乙酰胆碱酯酶(ACh E)传感器。Fe MOG具有较好的导电性,通过900℃热处理后得到Fe MOG-N-C,其电阻值可进一步减小。使用Au NPs@Fe MOG-N-C作为基底导电材料将ACh E固定到电极上,ACh E可催化氯化乙酰硫代胆碱(ATCh)水解生成具有还原性的硫代胆碱(TCh),TCh在0.6 V处具有特征的氧化峰。而农药可抑制ACh E的活性,从而抑制TCh的生成,导致氧化峰电流减小,由此可实现对农药的灵敏检测。(4)利用5,10,15,20-四羧基苯基卟啉HCV hepatitis C virus(TCPP)对Cu Co_2O_4进行功能化,得到了具有优异类过氧化物酶性能的TCPP-Cu Co_2O_4,将其用于敌百虫比色传感平台的构建。在H_2O_2存在时,TCPP-Cu Co_2O_4可以将无色3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)氧化为蓝色ox TMB,伴随652 nm处较强的吸收峰出现,而ACh E可将ATCh特异性水解成TCh,TCh具有巯基结构,可以还原ox TMB,使得652 nm处的吸收峰降低。而敌百虫能不可逆抑制ACh E的活性,使得吸收峰恢复,以此构建比色传感平台用于ACh E活性和敌百虫的检测。该方法具有检测快速、成本低廉、操作简单等优点。实验所提出传感平台对敌百虫具有40-4000 ng/m L的宽线性检测范围,线性相关系数为0.9904。此外,当乙酰胆碱酯酶在0.1-5 U/L活度范围内,该平台的响应信号(652 nm处的吸光度差值)与ACh E活度呈现出良好的线性关系。本实验所提出的检测方法可应用于蔬菜中敌百虫的检测,具有良好的应用前景。