基于苝衍生物的传感器阵列在食品检测中的应用研究

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近年来,由于食品安全事故频发并且后果严重,食品安全问题已成为世界各国最普遍关注的热点问题之一,而食品中化学成分的检测是食品质量安全控制的重要环节。目前已有许多成熟的用于检测食品中化学物质的分析方法,但这些传统方法都各自存在耗时、需要大型设备、成本较高等缺点和局限性。传感器阵列是模拟哺乳动物嗅觉系统的工作原理构建的一种新兴传感技术,具有构建方法简单、快速高效、成本低廉等优点。近年来,传感器阵列已被广泛应用于各种物质的区分检测,如金属离子、蛋白质、细菌以及各种食品等。本文构建了三种基于苝衍生物的新型荧光传感器阵列,并将它们应用于食品中金属离子和蛋白质的区分检测。(1)基于金属离子诱导的苝衍生物可控自组装,本文构建了一种成功区分各种金属离子以及各种品牌饮用水的新型荧光传感器阵列。我们选用了两种功能化的苝衍生物探针(Pery-1和Pery-2),它们可与金属离子之间发生静电相互作用及配位相互作用,从而导致探针单体荧光的猝灭和缔合物荧光的产生。根据加入金属离子的不同,探针单体荧光的猝灭程度与缔合物荧光的产生程度不同。基于以上原理构建传感器阵列,成功区分检测了11种金属离子,并能定量检测金属离子,该阵列还成功应用于市售不同品牌矿泉水的区分检测以及饮用水的质量评价。(2)基于聚合物诱导的苝衍生物可控自组装,本文构建了一种新型荧光传感器阵列,成功应用于牛奶掺假的鉴别。我们选用了一种羧基修饰的带负电荷的苝衍生物探针(Pery-1),用于传感器阵列的构建。在中性缓冲溶液中,探针以单体形式存在。当向探针溶液中加入阳离子聚合物后,由于静电相互作用,探针集聚,单体荧光猝灭,产生缔合物荧光。随后,向溶液中加入带负电的蛋白质,由于其与阳离子聚合物相互作用,导致单体荧光恢复,缔合物荧光降低。基于以上原理构建传感器阵列,可成功区分检测牛奶中5种主要蛋白质,并可从各种饮品中鉴别出纯牛奶。此外,该阵列可成功区分检测掺杂不同浓度掺假物的掺假牛奶,具有定量检测牛奶掺假的能力。(3)基于单链DNA(ssDNA)诱导的苝衍生物可控自组装,本文构建了一种成功区分各种蛋白质的新型荧光传感器阵列。我们选用了一种带正电荷的苝衍生物探针(PeryProbe),在带负电的ssDNA存在下,探针发生集聚,荧光猝灭。蛋白质可与组装的ssDNA-PeryProbe复合物发生相互作用,引起荧光的变化,且不同蛋白质溶液加入后荧光强度变化不同。基于以上原理构建传感器阵列,可成功区分9种蛋白质,并能成功应用于人尿液样品中的检测。
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