一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器的制備方法及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器的制備方法及應用，屬于納米功能材料及食品安全領(lǐng)域。該核-殼分子印跡電化學傳感器的制備方法是利用電極表面修飾技術(shù)，將制備的GO-MnO2和IL-MWCNTs復合物修飾至電極表面上，再與制備的核-殼分子印跡復合物（AuNPs@SiO2-MIP）結(jié)合構(gòu)建電化學傳感器，將制備成功的電化學傳感器作為工作電極連接到電化學工作站，即可對叔丁基氫醌進行檢測。本發(fā)明制備的核-殼分子印跡電化學傳感器選擇性強、靈敏度高、操作簡單快速，適合食品中叔丁基氫醌的檢測。
【專利說明】—種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器的制備方法及其應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
0001]本發(fā)明屬于納米材料和食品添加劑檢測領(lǐng)域，提供了一種檢測叔丁基氫醌的分子印跡電化學傳感器的制備方法及其應用，可以用于食品中叔丁基氫醌(TBHQ)的檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]叔丁基氫醌(TBHQ)，學名叔丁基對苯二酚，是一種很重要的抗氧化劑，屬于食品添加劑的一種。由于其可以有效的延長食品發(fā)生腐敗的時期，并且具有穩(wěn)定性高、成本低等優(yōu)點，在各種植物油類、動物油類、肉類等食品的生產(chǎn)過程中，叔丁基氫醌得到了廣泛的應用。近期研究發(fā)現(xiàn)，長期使用含有叔丁基氫醌的食品可以給人類帶來潛在的危害，比如，可以引起人體內(nèi)營養(yǎng)元素的缺失等。很多國家都對叔丁基氫醌的使用做了限制規(guī)定，比如，在中國、美國、澳大利亞和新西蘭，被允許添加到食品中的叔丁基氫!醒的最聞限量為200 mg/Kg ；在歐盟和日本，食品中禁止添加叔丁基氫醌。因此，需要建立一種快速、靈敏、簡便、準確地檢測食品中叔丁基氫醌的方法。
[0003]目前報道的檢測叔丁基氫醌的方法主要包括高效液相色譜法、氣象色譜法等。本研究實現(xiàn)了一種利用核-殼分子印跡電化學傳感器檢測食品中的叔丁基氫醌的方法，具有靈敏度高、分析速度快、操作簡單及成本低廉的特性。通過在玻碳電極表面修飾可以增強電化學信號的一系列復合物，連接核-殼分子印跡聚合物，洗脫掉模板分子(TBHQ)構(gòu)建電化學傳感器，用于檢測含有叔丁基氫醌的樣品溶液，利用叔丁基氫醌與電化學傳感器的結(jié)合導致電流信號的變化來分析測定待測液中叔丁基氫醌的含量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的內(nèi)容之一是提供了一種檢測食品中叔丁基氫醌(TBHQ)的核-殼分子印跡電化學傳感器的制備方法。
[0005]本發(fā)明的內(nèi)容之二是將所制備的分子印跡電化學傳感器，用于檢測食品中的叔丁
基氫醌。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案，包括以下步驟:
1、一種檢測食品中叔丁基氫醌(TBHQ)的核-殼分子印跡電化學傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)GO-MnO2復合物的制備:
制備G0; 50 mgGO與50 ml KMnO4 (0.05 Μ)溶液混合均勻，超聲I h，在攪拌條件下，加熱溶液至160 V ;加入3 ml (0.1 Μ)的檸檬酸至上述溶液中；將所得溶液回流12 h，冷卻至室溫，過濾，水洗，干燥，得到GO-MnO2納米復合物；
(2)IL-MWCNTs復合物的制備:
50 mg MWCNTs分散于40 ml H2S04/HN03 (V/V, 3:1)混合液中，超聲4 h ;將所得均勻溶液進行過濾、水洗，直至PH值為中性，干燥得到MWCNTs-COOH ;取20 mg MWCNTs-COOH分別浸入于0.5 ml EDC/NHS (V/V, 1:1)和乙二胺溶液中I h，將所得溶液進行離心，干燥；1mg MWCNTs-NH2與I ml IL溶解于I ml 二甲基甲酰胺中，超聲I h，得到IL-MWCNTs均一溶液；
(3)叔丁基氫醌印跡(TBHQ)的AuNPs@Si02核-殼納米復合物(AuNPs@Si02_MIP)的制
備:
174 mL均勻的HAuCl4 (0.2 g/mL)溶液加入到287 mL蒸餾水中，在攪拌條件下加熱至沸騰；快速加入適量的檸檬酸，保持加熱直至溶液顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榫萍t色；將所得的膠體納米金冷卻至室溫，4 °C保存；16 mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分散于65 ml蒸餾水中，超聲15 min ;將得到的PVP均勻溶液加入到上述膠體納米金溶液中，室溫攪拌24 h ;離心得到AuNPs-PVP，在進行下一步驟之前AuNPs-PVP應當在水中保存至少2天；I ml AuNPs-PVP分散于2 mL乙醇溶液中(含4.2%氨水)，加入300μ1 0.1 M的叔丁基氫醌溶液，室溫攪拌
2h ;加入 30 μ? 溶液 I (800 μ? ethanol + 80 μ? TMOS + 21 μ? PTMOS + 100 μ? TBHQ(0.1 Μ))，攪拌2 h;加入30 μ?溶液2 (840 μ? ethoxyethanol + 84 TMOS + 21 μ? PTMOS+ 28 ultrapure water +28 HCl (0.1 Μ)+100 μ? TBHQ (0.1 Μ))，攪拌 12 h (溶液 I 和溶液2在使用之前應分別攪拌2 h);將所得溶液進行離心，乙醇水洗，得到叔丁基氫醌印跡的AuNPsiSiO2 核-殼納米復合物(AuNPs@Si02-MIP)；
(4)檢測叔丁基氫醌(TBHQ)的分子印跡電化學傳感器的制備方法，步驟如下:
1)滴加6μ?的GO-MnO2納米復合物均一溶液于玻碳工作電極表面，過夜晾干；
2)滴加6μ?的IL-MWCNTs均一溶液于I)工作電極表面，過夜晾干；
3)滴加6μ?的AuNPs@Si02_MIP均一溶液于與2)工作電極表面，過夜晾干；
4)采用0.1 mol/L的鹽酸溶液洗脫掉傳感器表面上的模板分子(TBHQ)，過夜晾干，備用。
[0007]2、如上所述的制備的一種檢測叔丁基氫醌的分子印跡電化學傳感器的，用于叔丁基氫醌的檢測步驟如下:
I)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，核-殼分子印跡電化學傳感器為工作電極，連接到電化學工作站，在鐵氰化鉀溶液中，掃描電位為0.3-0.5 V，檢測不同濃度的TBHQ標準溶液的計時電流，以電化學傳感器洗脫和吸附模板分子前后的電流差與TBHQ濃度的關(guān)系，繪制工作曲線；
2)將待測樣品溶液代替TBHQ標準溶液，按照工作曲線的繪制方法進行檢測。
[0008]所述一種檢測叔丁基氫醌的分子印跡電化學傳感器，所用原材料均在化學試劑公司或者生物制藥公司購買。
[0009]本發(fā)明體現(xiàn)的優(yōu)勢和特點是:
(1)本發(fā)明采用的GO-MnO2納·米復合物和IL-MWCNTs復合物導電性強，成為構(gòu)建電化學傳感器的優(yōu)良材料；
(2)本發(fā)明制備的核-殼分子印跡聚合物表面積大、吸附能力強、吸附位點多，成為構(gòu)建分子印跡聚合物的優(yōu)良材料；
(3)本發(fā)明制備的傳感器靈敏度高，檢測速度快，只需要幾分鐘就可以完成一個基本的檢測過程；
(4)本發(fā)明檢測叔丁基氫醌的方法，操作簡單、快速、靈敏，便于現(xiàn)場檢測?！揪唧w實施方式】
[0010]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外，還應理解，在閱讀了本發(fā)明所講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明做各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0011]實施例1
一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器的制備方法，步驟如下:
(1)滴加6μι的GO-MnO2納米復合物均一溶液于玻碳工作電極表面，過夜晾干；
(2)滴加6μ?的IL-MWCNTs均一溶液于I)工作電極表面，過夜晾干；
(3)滴加6μ?的AuNPs@Si02-MIP均一溶液于與2)工作電極表面，過夜晾干；
(4)采用0.1 mol/L的鹽酸溶液洗脫傳感器表面上的模板分子(TBHQ)，洗脫時間為10min,過夜晾干；
(5)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，以⑷所得傳感器為工作電極，連接電化學工作站，掃描電位為0.5 V，采用即時電流法檢測平衡時間時的電流。
[0012]實施例2
一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器的制備方法，步驟如下:
(1)滴加6μ?的GO-MnO2納米復合物均一溶液于玻碳工作電極表面，過夜晾干；
(2)滴加6μ?的IL-MWCNTs均一溶液于I)工作電極表面，過夜晾干；
(3)滴加6μ?的AuNPs@Si02-MIP均一溶液于與2)工作電極表面，過夜晾干；
(4)采用0.1 mol/L的鹽酸溶液洗脫傳感器表面上的模板分子(TBHQ)，洗脫時間為20min,過夜晾干。
[0013](5)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，以⑷所得傳感器為工作電極，連接電化學工作站，掃描電位為0.5 V，采用計時電流法檢測平衡時間時的電流。
[0014]實施例3
將制備的一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器用于叔丁基氫醌的檢測，步驟如下:
(1)滴加6μ?的GO-MnO2納米復合物均一溶液于玻碳工作電極表面，過夜晾干；
(2)滴加6μ?的IL-MWCNTs均一溶液于I)工作電極表面，過夜晾干；
(3)滴加6μ?的AuNPs@Si02-MIP均一溶液于與2)工作電極表面，過夜晾干；
(4)采用0.1 mol/L的鹽酸溶液洗脫傳感器表面上的模板分子(TBHQ)，過夜晾干；
(5)將⑷得到的核-殼分子印跡電化學傳感器浸泡于含有不同濃度模板分子(TBHQ)的PH 5的PBS緩沖液中；
(6)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，以(5)所得電化學傳感器為工作電極，連接到電化學工作站，在鐵氰化鉀溶液中，掃描電位為0.5 V，檢測不同濃度的叔丁基氫醌標準溶液的計時電流，依據(jù)工作電極在洗脫之后與結(jié)合模板分子之后的電流差值與叔丁基氫醌濃度的關(guān)系，繪制叔丁基氫醌的工作曲線。
[0015]實施例4
將制備的一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器用于叔丁基氫醌的檢測，步驟如下:
(1)滴加6μι的GO-MnO2納米復合物均一溶液于玻碳工作電極表面，過夜晾干；
(2)滴加6μ?的IL-MWCNTs均一溶液于I)工作電極表面，過夜晾干；
(3)滴加6μ?的AuNPs@Si02-MIP均一溶液于與2)工作電極表面，過夜晾干；
(4)采用0.1 mol/L的鹽酸溶液洗脫傳感器表面上的模板分子(TBHQ)，過夜晾干；
(5)將⑷得到的核-殼分子印跡電化學傳感器浸泡于含有不同濃度模板分子(TBHQ)的PH 6的PBS緩沖液中；
(6)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，以(5)所得電化學傳感器為工作電極，連接到電化學工作站，在鐵氰化鉀溶液中，掃描電位為0.5 V，檢測不同濃度的叔丁基氫醌標準溶液的計時電流，依據(jù)工作電極在洗脫之后與結(jié)合模板分子之后的電流差值與叔丁基氫醌濃度的關(guān)系，繪制叔丁基氫醌的工作曲線。
[0016]實施例5
將制備的一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器用于叔丁基氫醌的檢測，步驟如下:
(1)滴加6μ?的GO-MnO2納米復合物均一溶液于玻碳工作電極表面，過夜晾干；
(2)滴加6μ?的IL-MWCNTs均一溶液于I)工作電極表面，過夜晾干；
(3)滴加6μ?的AuN·Ps@Si02-MIP均一溶液于與2)工作電極表面，過夜晾干；
(4)采用0.1 mol/L的鹽酸溶液洗脫傳感器表面上的模板分子(TBHQ)，過夜晾干；
(5)將⑷得到的核-殼分子印跡電化學傳感器浸泡于含有不同濃度模板分子(TBHQ)的PH 6的PBS緩沖液中，孵化25 min ；
(6)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，以(5)所得電化學傳感器為工作電極，連接到電化學工作站，在鐵氰化鉀溶液中，掃描電位為0.4 V，檢測不同濃度的叔丁基氫醌標準溶液的計時電流，依據(jù)工作電極在洗脫之后與結(jié)合模板分子之后的電流差值與叔丁基氫醌濃度的關(guān)系，繪制叔丁基氫醌的工作曲線。
[0017]實施例6
將制備的一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器用于叔丁基氫醌的檢測，步驟如下:
(1)滴加6μ?的GO-MnO2納米復合物均一溶液于玻碳工作電極表面，過夜晾干；
(2)滴加6μ?的IL-MWCNTs均一溶液于I)工作電極表面，過夜晾干；
(3)滴加6μ?的AuNPs@Si02-MIP均一溶液于與2)工作電極表面，過夜晾干；
(4)采用0.1 mol/L的鹽酸溶液洗脫傳感器表面上的模板分子(TBHQ)，過夜晾干；
(5)將⑷得到的核-殼分子印跡電化學傳感器浸泡于含有不同濃度模板分子(TBHQ)的PH 6的PBS緩沖液中，孵化30 min ；
(6)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，以(5)所得電化學傳感器為工作電極，連接到電化學工作站，在鐵氰化鉀溶液中，掃描電位為0.5 V，檢測不同濃度的叔丁基氫醌標準溶液的計時電流，依據(jù)工作電極在洗脫之后與結(jié)合模板分子之后的電流差值與叔丁基氫醌濃度的關(guān)系，繪制叔丁基氫醌的工作曲線。
[0018]實施例7
將制備的一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器用于實際樣品中叔丁基氫醌的檢測，步驟如下:
(1)滴加6μι的GO-MnO2納米復合物均一溶液于玻碳工作電極表面，過夜晾干；
(2)滴加6μl的IL-MWCNTs均一溶液于I)工作電極表面，過夜晾干；
(3)滴加6μl的AuNPs@Si02-MIP均一溶液于與2)工作電極表面，過夜晾干；
(4)采用0.1 mol/L的鹽酸溶液洗脫傳感器表面上的模板分子(TBHQ)，過夜晾干；
(5)將⑷得到的核-殼分子印跡電化學傳感器浸泡于含有不同濃度模板分子(TBHQ)的PH 6的PBS緩沖液中，孵化30 min ；
(6)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，以(5)所得電化學傳感器為工作電極，連接到電化學工作站，在鐵氰化鉀溶液中，掃描電位為0.5 V檢測不同濃度的叔丁基氫醌標準溶液的計時電流，依據(jù)工作電極在洗脫之后與結(jié)合模板分子之后的電流差值與叔丁基氫醌濃度的關(guān)系，繪制叔丁基氫醌的工作曲線。
[0019](7)將待測樣品溶液代替叔丁基氫醌標準溶液，按照上述工作曲線的繪制方法進行檢測；叔丁基氫醌在2 X 10_8 mol/L to 1 X 10-5 mol/L范圍內(nèi)與其濃度成新型關(guān)系，最低檢測限為1.8Χ10-8 mol/L。加標回收實驗的回收率在97.6%-103.0%之間。
[0020](8)采用制備的核-殼分子印跡電化學傳感器檢測瓶裝植物油樣品1，平行檢測5次，植物油樣品中未曾檢測出叔丁基氫醌，屬于合格樣品；加標回收實驗，其相對偏差為3.8%。
[0021]實施例8
將制備的一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器用于實際樣品中叔丁基氫醌的檢測，步驟如下:
(I)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，以所制備的分子印跡電化學傳感器為工作電極，連接到電化學工作站，在鐵氰化鉀溶液中，掃描電位為0.5 V檢測不同濃度的叔丁基氫醌標準溶液的計時電流，依據(jù)工作電極在洗脫之后與結(jié)合模板分子之后的電流差值與叔丁基氫醌濃度的關(guān)系，繪制叔丁基氫醌的工作曲線。
[0022](2)將待測樣品溶液代替叔丁基氫醌標準溶液，按照按照上述工作曲線的繪制方法進行檢測；
(3)采用制備的核-殼分子印跡電化學傳感器檢測瓶裝植物油樣品2，平行檢測5次，植物油樣品中未曾檢測出叔丁基氫醌，屬于合格樣品；加標回收實驗的回收率在95.9%-101.0% 之間。
[0023]實施例9
將制備的一種檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器用于實際樣品中叔丁基氫醌的檢測，步驟如下:
(I)以Ag/AgCL為參比電極，以Pt電極為對電極，以所制備的分子印跡電化學傳感器為工作電極，連接到電化學工作站，在鐵氰化鉀溶液中，掃描電位為0.5 V檢測不同濃度的叔丁基氫醌標準溶液的計時電流，依據(jù)工作電極在洗脫之后與結(jié)合模板分子之后的電流差值與叔丁基氫醌濃度的關(guān)系，繪制叔丁基氫醌的工作曲線。
[0024](2)將待測樣品溶液代替叔丁基氫醌標準溶液，按照按照上述工作曲線的繪制方法進行檢測；
(3)采用制備的核-殼分子印跡電化學傳感器檢測瓶裝植物油樣品3，平行檢測5次，植物油樣品中未曾檢測出叔丁基氫醌，屬于合格樣品；加標回收實驗的回收率在
96.1%-101.2% 之間。
【權(quán)利要求】
1.一種新型的檢測叔丁基氫醌的核-殼分子印跡電化學傳感器，其特征在于，包括以下步驟: (1)GO-MnO2納米復合物的制備:第一，參照文獻方法制備GO;第二，50 mg GO與50 mlKMnO4 (0.05 Μ)溶液混合均勻，超聲I h，在攪拌條件下，加熱溶液至160 °C;第三，加入3ml (0.1 Μ)的檸檬酸至上述溶液中；最后，將所得溶液回流12 h,冷卻至室溫，過濾，水洗，干燥，得到GO-MnO2納米復合物； (2)IL-MWCNTs復合物的制備: 首先，制備 MWCNTs-NH2:50 mg MWCNTs 分散于 40 ml H2S04/HN03 (V/V，3:1)混合液中，超聲4 h ;其次，將所得均勻溶液進行過濾、水洗，直至PH值為中性，干燥得到MWCNTs-COOH ;最后，取 20 mg MWCNTs-COOH 分別浸入于 0.5 ml EDC/NHS (V/V, 1:1)和乙二胺溶液中I h，將所得溶液進行離心，干燥，得到MWCNTs-NH2 ;第二，I mg MWCNTs-NH2與Iml IL溶解于I ml 二甲基甲酰胺中，超聲I h，得到IL-MWCNTs均一溶液； (3)叔丁基氫醌印跡(TBHQ)的AuNPs@Si02核-殼納米復合物(AuNPs@Si02_MIP)的制備: 第一，合成AuNPs:174 mL均勻的HAuCl4 (0.2 g/mL)溶液加入到287 mL蒸懼水中，在攪拌條件下加熱至沸騰；快速加入適量的檸檬酸，保持加熱直至溶液顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榫萍t色；將所得的膠體納米金冷卻至室溫，4 °C保存；第二，制備AuNPs-PVP:16 mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分散于65 ml蒸餾水中，超聲15 min ;將得到的PVP均勻溶液加入到上述膠體納米金溶液中，室溫攪拌24 h ;離心得到AuNPs-PVP，在進行下一步驟之前AuNPs-PVP應當在水中保存至少2天；最后，合成叔丁基氫醌(TBHQ)分子印跡的核-殼納米復合物:1 mlAuNPs-PVP分散于2 mL乙醇溶液中(含4.2%氨水)，加入300μ1 0.1 M的叔丁基氫醌溶液，室溫攪拌 2 h;加入 30 μ? 溶液 I (800 μ? ethanol + 80 μ? TMOS + 21 μ? PTMOS + 100μ? TBHQ (0.1 Μ))，攪拌 2 h ;加入 30 μ? 溶液 2 (840 μ? ethoxyethanol + 84 μ? TMOS +21 μ? PTMOS + 28 μ? ultrapure water + 28 μ? HCl (0.1 Μ) + 100 μ? TBHQ (0.1M)),攪拌12 h (溶液I和溶液2在使用之前應分別攪拌2 h);將所得溶液進行離心，乙醇水洗，得到叔丁基氫醌印跡的AuNPs@Si02核-殼納米復合物(AuNPs@Si02-MIP)； (4)分子印跡電化學傳感器的制備方法，步驟如下: Img GO-MnO2納米復合物溶于I ml乙醇中，超聲I h得到均一溶液，取6 μ? GO-MnO2均一溶液修飾玻碳電極表面，室溫過夜晾干；取6 μ? IL-MWCNTs均一溶液滴加于GO-MnOdf飾過的電極表面，室溫過夜晾干；I mg AuNPsiSiO2-MIP溶解于Iml 0.1 wt%的殼聚糖溶液中，超聲I h得到均一溶液，取6 μ? AuNPsiSi02-MIP均一溶液修飾上述得到的電極，室溫過夜晾干；采用0.1 mol/L的鹽酸溶液洗脫掉傳感器表面上的模板分子(TBHQ)。
2.如權(quán)利要求1所述的制備一種檢測叔丁基氫醌(TBHQ)的新型的電化學傳感器，用于TBHQ的檢測步驟如下: (1)以Ag/AgCL參比電極，以Pt電極為對電極，分子印跡電化學傳感器為工作電極，連接到電化學工作站，在鐵氰化鉀溶液中，掃描電位為0.5 V，檢測不同濃度的TBHQ標準溶液的計時電流，以電化學傳感器洗脫和吸附模板分子前后的電流差與TBHQ濃度的關(guān)系，繪制工作曲線； (2)將待測樣品溶液代替TBHQ標準溶液，按照工作曲線的繪制方法進行檢測。
【文檔編號】G01N27/26GK103575778SQ201310521322
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】崔敏, 黃加棟, 劉素 申請人:濟南大學