阵列传感器用于食品中金属离子和农药的识别研究

作     者：李娇 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄卉

授予年度：2020年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080202[工学-机械电子工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：阵列传感器 金属离子 农药残留 食品分析 

摘      要：阵列传感器通过模拟哺乳动物的嗅觉和味觉系统,利用人工交叉反应达到识别复杂分析物的目的。与具有高度特异性的“锁钥模式相比,阵列传感器中的传感元件能对分析物产生不同的影响。近年来,化学传感技术发展迅猛,基于化学传感的阵列传感器与化学计量学相结合,被广泛应用于分析检测领域。食品中成分复杂多样,同时食品在生产、运输和储存过程中,食品内部发生众多物理化学变化而导致食品品质的改变。这种改变难以用常规的“锁钥模式检测,而阵列传感器可以很好的解决这一问题。阵列传感器在食品种类、产地、品质、有害物质残留等领域的识别和区分有着重要的作用。本论文基于国家自然科学基金面上项目:用于农药灵敏智能分析的荧光传感阵列和逻辑门构筑,设计了三种光学阵列传感器,区分了不同种类的金属离子和农药,并且成功应用于不同种类食品的分析检测,主要工作如下:(1)利用悬滴法合成四种聚合物量子点,进而构建了一种基于聚合物量子点的荧光阵列传感器。将聚合物量子点(Pdots),分别掺杂了没食子酸甲酯、没食子酸正丙酯和没食子酸月桂酸酯的聚合物量子点(Pdots-MG,Pdots-NPG,Pdots-DG)作为荧光阵列传感器的四个传感器元件。当不同种类金属离子与量子点相互作用时,量子点的荧光强度会产生不同程度的改变,进而形成金属离子的指纹图谱,利用线性判别分析,实现不同种类金属离子的区分和识别。进一步的,成功将上述荧光阵列传感器应用于不同品牌瓶装水的区分。(2)开发了一种基于纳米酶的比色阵列传感器用于区分不同种类的金属离子和茶叶。比色阵列传感器由三种纳米酶即Cu-ATP,Cu-ADP,Cu-AMP构成。金属离子与纳米酶相互作用后,使得纳米酶的催化活性发生不同程度的变化。不同种类的茶叶,由于产地以及环境影响,使得金属离子残留存在差异。利用线性判别分析法得到成分图,不同品牌的茶叶分布在不同的区域,实现了对不同品牌茶叶的区分和识别。(3)构建了一种基于多酶抑制的比色阵列传感器,用于食品中农药残留的检测和区分。三种酶促反应,即乙酰胆碱酯酶(AChE),丁酰胆碱酯酶(BuChE)和碱性磷酸酶(ALP)作为比色阵列传感器的检测通道。不同种类的农药作用于酶,使得酶的催化活性发生不同程度的抑制,进而得到每一种农药的指纹图谱。利用线性判别分析,实现不同种类农药的识别和区分。不仅如此,该比色阵列传感器还可以实现同为有机磷农药的几种子类农药的区分和识别。