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磺胺嘧啶分子印迹电化学传感器的制备及其快速检测食品中磺胺嘧啶药物残留

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-01-19
核心提示:监控磺胺类药物残留最好的方法是建立一种操作简单、重复性好、灵敏度高的快速检测方法。
   监控磺胺类药物残留最好的方法是建立一种操作简单、重复性好、灵敏度高的快速检测方法。目前,食品中磺胺嘧啶药物的检测方法大多采用高效液相色谱法、色谱-质谱联用技术以及免疫技术等,然而,采用色谱法需要较为昂贵的分析仪器和专业技术人员,尤其存在样品前处理过程繁琐、有基质干扰、对低含量的目标物萃取效率低、样品检测成本高、难以实现快速检测等缺点;而免疫学方法需要制备抗体,制备药物抗体需要合成完全抗原并免疫动物,周期长,且生物活性受多种因素影响而易于失活。近年来,传感器法用于药物的检测以其检测快速、操作简单、价格低廉的特点越来越受到广大科研工作者的关注。
 
  目前,基于碳纳米管及纳米金溶胶(AuNPs)修饰电极的磺胺类分子印迹电化学传感器的制备鲜有报道。由于磺胺嘧啶电活性差,直接采用电化学分析法测定磺胺嘧啶灵敏度很低,因此河北科技大学生物科学与工程学院,河北省发酵工程技术研究中心的赵玲钰、秦思楠、高林、高文惠*采用分子印迹技术借助电活性探针间接对动物源性食品中磺胺嘧啶或磺胺嘧啶钠残留进行测定,即以磺胺嘧啶为模板分子,邻氨基苯酚(OAP)为功能单体,引入紫外光谱法优化二者比例,用羧基化多壁碳纳米管(CMWCNTs)和AuNPs以滴涂的方法修饰玻碳电极(GCE),电聚合形成OAP聚合膜,制备了磺胺嘧啶分子印迹电化学传感器,并将其应用于食品中磺胺嘧啶残留的快速检测。
 
  1、AuNPs修饰电极剂量的确定
 
  在修饰剂量达到6 μL之前,峰电流值随修饰剂量的增加逐渐增大;当修饰剂量达到6 μL后,差分脉冲峰电流值不再增加,这是由于纳米金颗粒在电极表面分布达到饱和,再增加AuNPs的修饰剂量也不会再增大电极的比表面积和催化性能。因此实验将AuNPs的修饰剂量确定为6 μL。
 
  2、功能单体选择及功能单体与模板分子比例的确定
 
  模板分子与2 种功能单体(OAP和DHY)的E2均高于E1,即理论吸光度大于实际测定值,说明模板分子与功能单体之间产生了相互作用。根据物质结构可以推断,这种作用为氢键作用力,2 种功能单体与模板分子的混合溶液的最大吸收峰出峰位置均发生了变化,最大吸收波长发生了红移。磺胺嘧啶与OAP、磺胺嘧啶与DHY其E2与E1的差值分别为2.5与1.3,即磺胺嘧啶与OAP的E2与E1的差值较大,这意味着二者之间结合力较大,稳定性好,此为电聚合成膜提供了佐证和理论依据。因此选择OAP作为本实验功能单体。
 
  3、聚合电解质及其pH值的选择
 
  当3 种聚合电解质溶液在弱酸性(pH 5.5)条件下,OAP均能在修饰的电极表面形成致密的不导电薄膜,适合用于制备分子印迹电化学传感器。实验随后采用DPV法考察以上聚合电解质溶液在相同聚合条件下聚合膜的响应性能;结果表明,当pH 5.5时,OAP在高氯酸-高氯酸钠电解质溶液中形成的聚合物膜最稳定、绝缘能力最好,并在模板分子洗脱后电流响应值最大,为113.3 μA,因此选择pH 5.5的高氯酸-高氯酸钠溶液为最佳聚合电解质溶液。
 
  4、聚合扫描电位和扫描圈数的选择
 
  结果表明,当聚合电位为-0.2~1.7 V时模板分子洗脱较为困难,并且洗脱之后,氧化还原峰电流低;当聚合电位为-0.2~1.5 V时,峰电位正移,且氧化还原峰电流低;当聚合电位为-0.2~1.3 V时氧化还原峰电流值最大,且对称良好,因此实验选择-0.2~1.3 V为最佳电位。
 
  当扫描圈数为5~20 时,峰电流值随扫描圈数的增加而减小,这是由于聚合圈数较少时,膜太薄,OAP聚合膜在洗脱过程中已被破坏,GCE表面全部暴露,峰电流较大,如果扫描圈数增大,则聚合膜厚增加,膜稳定性增强,峰电流减小;随着扫描圈数的继续增加,在扫描30 圈时峰电流值达到最大,此时膜的稳定性处于最佳状态,且洗脱后印迹位点数量最多,因此实验选择扫描圈数30 圈为最佳。
 
  5、电位诱导法洗脱模板分子条件的选择
 
  综上所述,最佳的电位诱导洗脱条件为在甲醇-0.5 mol/L硫酸溶液(1∶4,V/V)中,施加-0.2 V的电位,诱导洗脱6 min。
 
  6、吸附时间的选择
 
  随着浸泡时间延长,DPV峰电流值逐渐下降,当浸泡时间达到8 min后,峰电流值不再变化,表明聚合物膜对磺胺嘧啶或磺胺嘧啶钠的吸附已达到饱和,因此最佳吸附时间为8 min。
 
  7、电极修饰和印迹效应表征
 
  在铁氰化钾-亚铁氰化钾溶液中对裸电极进行CV扫描,探针离子Fe3+/Fe2+在电极表面发生氧化还原反应,呈现一组氧化还原峰,峰电流值之比接近于1∶1;当在裸电极上修饰两层CMWCNTs后,有效的增大了电极的比表面积,并加快对电子的传递,从而使电极的响应峰电流明显增大。
 
  8、传感器选择性测定
 
  通过吸附前后响应电流的变化值(ΔI)可以看出,吸附相同浓度的磺胺嘧啶与干扰物质,印迹电极对模板物质的ΔI值最大,而对其他分子结构相似的物质响应较小,对与磺胺嘧啶结构相差较大的四环素几乎没有电流响应,表明该传感器抗干扰能力很强。
 
  结 论
 
  实验以磺胺类药物中常用的磺胺嘧啶为模板分子,选择OAP为功能单体,柠檬酸三钠还原氯金酸制备AuNPs与CMWCNTs修饰GCE,在修饰电极上成功制备了磺胺嘧啶分子印迹电化学传感器。采用CV法和DPV法研究了印迹传感器的电化学响应,优化了制备条件,考察了印迹传感器对模板分子以及结构类似物和其他干扰物质的选择性能,并将该传感器应用于实际样品的快速检测。结果表明,该传感器具有良好的印迹效应、灵敏度高、选择性强、稳定性好、检测准确快速,可用于动物源性食品中磺胺嘧啶药物的残留检测。
 
 
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