發(fā)布時間：2017-05-14 10:18

  本文關鍵詞：基于適配體傳感器的牛奶中抗生素殘留快速檢測技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：牛奶中含有的抗生素殘留,不僅對人的健康造成很大的危害,而且對乳品加工企業(yè)帶來重大經(jīng)濟損失。因此必須嚴格控制牛奶中抗生素殘留,除了從源頭上控制抗生素的使用外,及時、準確地檢測出動物源食品中的抗生素殘留是保障畜產(chǎn)品安全的有效途徑。本文研究目的是實現(xiàn)牛奶加工銷售過程中對抗生素殘留是否超標進行直接、快速檢測,以保障消費者的身體健康以及乳品加工企業(yè)的經(jīng)濟利益。通過研究適配體在普通電極、微陣列電極及絲網(wǎng)印刷電極上的固定和修飾方法,明確適合現(xiàn)場快速檢測的適配體傳感器的制備方法。通過研究微弱電流信號的采集與處理技術,實現(xiàn)適配體傳感器與微弱電流檢測電路集成,進而研發(fā)適合現(xiàn)場快速檢測的抗生素殘留快速檢測儀,實現(xiàn)牛奶中的抗生素殘留現(xiàn)場快速檢測。具體研究內(nèi)容如下:(1)普通電極上適配體傳感器的制備方法研究本文采用納米金/亞甲基藍復合修飾材料和多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖復合修飾材料在普通電極表面構建了適配體傳感器。對影響適配體傳感器性能的參數(shù):適配體濃度、測試底液的p H值,適配體與抗生素反應的孵育時間等參數(shù)進行優(yōu)化,確定了適配體傳感器的最佳測試條件。將制備的納米金/亞甲基藍復合修飾適配體傳感器和多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖復合修飾適配體傳感器用于牛奶中的實際樣品檢測,加標回收率分別達到94%~108%和86%~104%。檢出限分別為檢出限為0.42×10-11M和1×10-9M。對兩種適配體傳感器綜合性能對比發(fā)現(xiàn),多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖復合物修飾的適配體傳感器,雖然檢測限沒有納米金/亞甲基藍修飾的適配體傳感器低,但是樣品孵育時間明顯降低,只有14min,樣品回收率達到檢測要求,因此更加適合現(xiàn)場快速檢測。(2)微陣列電極上適配體傳感器制備方法研究在微陣列電極上,構建了多壁碳納米管-殼聚糖修飾的適配體傳感器和離子液-四氧化三鐵修飾的適配體傳感器。研究了兩種電極修飾方法對微陣列適配體傳感器檢測效果的影響。在最優(yōu)實驗條件下制備的兩種適配體傳感器,分別對不同濃度的四環(huán)素進行測試,樣品回收率均為95%~105%,獲得適配體傳感器電流變化與四環(huán)素濃度的線性關系,線性范圍均為10-9~10-5 M,檢測限為1×10-9M,明顯低于國家限量標準。對兩種適配體傳感器綜合性能對比發(fā)現(xiàn),與多壁碳納米管-殼聚糖修飾的微陣列電極適配體傳感器相比,基于離子液-四氧化三鐵修飾的微陣列適配體傳感器接觸抗生素前后阻抗變化顯著。雖然線性范圍沒有多壁碳納米管-殼聚糖修飾的微陣列電極適配體傳感器寬。但從實際應用考慮,線性范圍均能滿足實際檢測的要求。檢測同樣濃度的四環(huán)素,離子液-四氧化三鐵修飾的微陣列適配體傳感器獲得阻抗變化信號大,這樣在實際檢測中更能抵抗背景噪聲的干擾。因此從實際應用的角度考慮中,離子液-四氧化三鐵修飾的微陣列適配體傳感器制備方法更加實用。(3)絲網(wǎng)印刷電極上適配體傳感器制備方法研究絲網(wǎng)印刷電極因其制作工藝簡單,成本低,可一次性使用。適合抗生素殘留的現(xiàn)場快速檢測。本文在研究普通電極以及微陣列電極上適配體傳感器的制備方法的基礎上,將前述分析比較獲得的檢測性能較好的兩種適配體傳感器制備方法:多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖復合物修飾適配體傳感器和離子液、四氧化三鐵復合納米材料修飾的適配體傳感器制備在絲網(wǎng)印刷電極上。將這兩種適配體傳感器用于實際牛奶樣品的抗生素殘留快速檢測,結果表明:這兩種適配體傳感器的線性范圍均為10-9~10-2M,檢測限為1×10-9M,明顯低于國家限量標準。對兩種適配體傳感器綜合性能對比發(fā)現(xiàn),與多壁碳納米管-殼聚糖修飾的絲網(wǎng)印刷電極適配體傳感器相比,基于離子液-四氧化三鐵修飾的絲網(wǎng)印刷電極適配體傳感器制備方法簡單。檢測的線性范圍及檢測限兩者沒有明顯區(qū)別。從實際應用的角度考慮中,離子液-四氧化三鐵修飾的絲網(wǎng)印刷所電極適配體傳感器制備方法更加實用。(4)微弱電流信號檢測技術的研究為了實現(xiàn)抗生素殘留檢測儀器的便攜化,設計微弱電流信號的檢測電路,包括I/V轉(zhuǎn)換電路、差分放大電路、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路,實現(xiàn)了微弱電流信號的實時顯示、曲線繪制等。該檢測電路較好地替代了電化學分析儀器。為實現(xiàn)抗生素殘留檢測儀器的便攜化、智能化奠定了基礎。(5)基于絲網(wǎng)印刷電極的抗生素殘留快速檢測儀的研制研制了抗生素殘留快速檢測儀,建立了四環(huán)素濃度與適配體傳感器電流變化之間的數(shù)學模型,為準確定量檢測牛奶中四環(huán)素殘留提供計算依據(jù)。將研制的抗生素殘留快速檢測儀用于實際牛奶樣品中的四環(huán)素殘留測定,確定了檢測儀器的檢測限、準確度、精確度等指標。其檢測限低于我國及主要發(fā)達國家對牛奶中抗生素殘留檢測中最低檢測限的要求,能夠滿足常規(guī)抗生素殘留的檢測要求,而且制備的絲網(wǎng)印刷電極適配體傳感器的性能優(yōu)良,一次性使用,成本低,適合現(xiàn)場快速檢測的要求。
【關鍵詞】：抗生素殘留 快速檢測 適配體 生物傳感器 絲網(wǎng)印刷電極
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S859.84
【目錄】：

• 摘要12-14
• 英文摘要14-17
• 1 前言17-30
• 1.1 研究目的及意義17-18
• 1.2 獸用抗生素種類及其殘留危害18-19
• 1.2.1 抗生素的種類18
• 1.2.2 四環(huán)素概述18-19
• 1.3 抗生素殘留檢測技術的研究現(xiàn)狀分析19-22
• 1.3.1 儀器分析法19-20
• 1.3.2 免疫分析法20-21
• 1.3.3 生物傳感器法21-22
• 1.4 用于抗生素殘留檢測的適配體傳感器研究現(xiàn)狀22-26
• 1.4.1 適配體的篩選技術22-23
• 1.4.2 適配體傳感器的制備方法23-25
• 1.4.3 微生物法25-26
• 1.4.4 電化學適配體傳感器的分類26
• 1.5 文獻評述26-27
• 1.6 研究目標、內(nèi)容、技術路線27-30
• 1.6.1 研究目標27
• 1.6.2 研究內(nèi)容27-28
• 1.6.3 采取的技術路線28-30
• 2 普通電極上適配體傳感器制備方法研究30-52
• 2.1 引言30-31
• 2.2 電化學檢測方法31-34
• 2.2.1 循環(huán)伏安法31-33
• 2.2.2 差分脈沖伏安法33
• 2.2.3 交流阻抗法33-34
• 2.3 材料與儀器34
• 2.3.1 試驗材料與試劑34
• 2.3.2 主要試驗儀器和設備34
• 2.4 基于納米金/亞甲基藍修飾的適配體傳感器制備方法研究34-44
• 2.4.1 電極材料的選擇34-36
• 2.4.2 工作電極的預處理36
• 2.4.3 四環(huán)素適配體的配制36-37
• 2.4.4 基于納米金/亞甲基藍修飾的適配體傳感器制備37
• 2.4.5 牛奶實際樣品處理37
• 2.4.6 測試方法37-38
• 2.4.7 試驗結果與分析38-44
• 2.4.8 小結44
• 2.5 基于多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖修飾的適配體44-51
• 2.5.1 電極材料的選擇44-45
• 2.5.2 工作電極的預處理45
• 2.5.3 四環(huán)素適配體的配制45
• 2.5.4 多壁碳-殼聚糖/納米四氧化三鐵-殼聚糖修飾適配體傳感器的制備45-46
• 2.5.5 牛奶實際樣品處理46
• 2.5.6 測試方法46
• 2.5.7 結果和實驗分析46-51
• 2.5.8 小結51
• 2.6 本章小結51-52
• 3 微陣列電極上適配體傳感器制備方法研究52-67
• 3.1 引言52
• 3.2 電化學檢測方法52-53
• 3.3 材料與儀器53
• 3.3.1 主要材料和試劑53
• 3.3.2 主要試驗儀器和設備53
• 3.4 微陣列電極的選擇53-55
• 3.5 微陣列電極的清洗55-56
• 3.6 基于多壁碳納米管-殼聚糖的微陣列適配體傳感器的制備56-62
• 3.6.1 多壁碳納米管-殼聚糖的制備56
• 3.6.2 適配體的配制56
• 3.6.3 適配體傳感器的組裝過程56
• 3.6.4 傳感器微電極表面修飾的阻抗表征56-57
• 3.6.5 試驗結果與分析57-62
• 3.6.6 小結62
• 3.7 基于離子液-四氧化三鐵修飾的微陣列適配體傳感器的制備62-66
• 3.7.1 離子液-四氧化三鐵的制備62
• 3.7.2 適配體的配制62
• 3.7.3 適配體傳感器的組裝過程62-63
• 3.7.4 微電極傳感器表面修飾的阻抗表征63
• 3.7.5 試驗結果與分析63-66
• 3.7.6 小結66
• 3.8 本章小結66-67
• 4 絲網(wǎng)印刷電極上適配體傳感器制備方法研究67-77
• 4.1 引言67
• 4.2 電化學檢測方法67-68
• 4.3 材料與儀器68
• 4.3.1 主要材料和試劑68
• 4.3.2 主要試驗儀器和設備68
• 4.4 電極的選擇68-69
• 4.5 絲網(wǎng)印刷電極的活化69
• 4.6 基于多壁碳納米管-殼聚糖/四氧化三鐵-殼聚糖修飾的絲網(wǎng)印刷電極適配體傳感器制備69-72
• 4.6.1 多壁碳納米管-殼聚糖的制備69
• 4.6.2 四氧化三鐵-殼聚糖的制備69
• 4.6.3 適配體的配制69
• 4.6.4 適配體傳感器的組裝過程69-70
• 4.6.5 基于多壁碳納米管-殼聚糖/四氧化三鐵-殼聚糖修飾的絲網(wǎng)印刷電極上適配體傳感70
• 4.6.6 試驗結果與分析70-72
• 4.7 基于離子液-四氧化三鐵修飾絲網(wǎng)印刷電極適配體傳感器制備72-76
• 4.7.1 離子液-四氧化三鐵的制備72-73
• 4.7.2 適配體的配制73
• 4.7.3 適配體傳感器的組裝過程73
• 4.7.4 絲網(wǎng)印刷電極適配體傳感器電化學特性表征73
• 4.7.5 試驗結果與分析73-76
• 4.8 本章小結76-77
• 5 微弱電信號的檢測技術研究77-91
• 5.1 引言77
• 5.2 檢測電路總體設計77-85
• 5.2.1 恒電位電路設計78-79
• 5.2.2 三電極系統(tǒng)介紹79
• 5.2.3 I-V電路設計79-81
• 5.2.4 三電極系統(tǒng)設計81-82
• 5.2.5 電源電路設計82
• 5.2.6 低噪聲處理82-83
• 5.2.7 A/D采樣83-84
• 5.2.8 打印機電路設計84-85
• 5.2.9 外部RAM擴展85
• 5.3 單片機系統(tǒng)硬件設計85-87
• 5.3.1 LED顯示接.電路86-87
• 5.4 系統(tǒng)軟件設計87-89
• 5.4.1 A/D轉(zhuǎn)換子程序87-89
• 5.4.2 LCD顯示子程序89
• 5.5 本章小結89-91
• 6 基于絲網(wǎng)印刷電極的抗生素殘留快速檢測儀的研制91-99
• 6.1 系統(tǒng)制版和檢測儀的便攜式設計91-94
• 6.1.1 硬件設計91-92
• 6.1.2 外殼面板設計92-93
• 6.1.3 程序燒錄93-94
• 6.2 電路的工藝設計94-95
• 6.2.1 接地處理94
• 6.2.2 外殼面板設計94-95
• 6.3 樣機的實際制作95-97
• 6.4 基于絲網(wǎng)印刷電極的適配體傳感器的制備97
• 6.5 牛奶實際樣品處理97-98
• 6.6 使用該檢測儀檢測牛奶中的四環(huán)素殘留結果98-99
• 7 結論與建議99-103
• 7.1 主要研究進展99-100
• 7.2 主要結論100-101
• 7.3 主要創(chuàng)新點概述101
• 7.4 論文存在的不足及今后努力方向101-103
• 致謝103-104
• 參考文獻104-116
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文116-117
• 授權的發(fā)明專利117
• 主持或參與的課題117

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孫霞;王相友;;免疫傳感器在牛奶抗生素殘留檢測中的研究進展[J];食品科學;2010年13期

2 張懷;張云懷;李靜;肖鵬;喬雷;李澤全;樊小燕;;DNA共價修飾單壁碳納米管電極的制備及與VB_6相互作用的研究[J];分析測試學報;2008年08期

  本文關鍵詞：基于適配體傳感器的牛奶中抗生素殘留快速檢測技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：364919