摘要
甘油是一种重要的添加剂和工业原料，被广泛用于食品、日化、生物医学及化工领域，与人们的日常生产生活息息相关。例如，葡萄酒中的甘油水平反映了其品质优劣，适当的甘油含量对于洗护产品发挥理想功效至关重要。因此，开发一种灵敏、快速、简便测定甘油含量的方法对于促进甘油相关产品生产工艺优化、保障消费者生命财产安全具有重要的现实意义。 本论文基于纳米金基材料以及不同的识别元件，构建了三种不同类型的甘油电化学传感器，以期能够达到快速测定实际样品中甘油含量的目的。本论文从纳米金基材料的选择与制备、酶分子的固定化以及金属催化剂催化甘油电化学氧化活性的提升等方面进行了研究，主要包括以下内容： 采用动态氢气泡模板法(DHBT)恒电位电沉积制备纳米多孔金(NPG)，以硫辛酸(TA)自组装膜修饰的纳米多孔金为载体，以甘油激酶(GK)和甘油-3-磷酸氧化酶(GPO)为识别元件，壳聚糖(CHIT)为包埋剂，通过共价键合和包埋作用相结合的手段实现修饰电极表面酶固定化，制备甘油电化学酶生物传感器。利用扫描电子显微镜分析等手段表征材料的微观形貌，采用循环伏安法、交流阻抗谱等电化学方法研究修饰电极的电化学性能。结果表明：该传感器检测甘油时发生的催化反应过程受扩散控制；该传感器检测甘油的线性范围为0.1~5mM，线性方程为I(μA)=9.173C(mM)+71.421，相关系数R2=0.9966，灵敏度为9.17μA?mM?1，表观米氏常数KMapp为34.33μM，检测限为77.08μM。该传感器具有良好的稳定性、重现性及抗干扰性能，在葡萄酒实际样品中检测甘油的回收率为100.49%~105.07%。 采用水热合成法制备了具有良好导电性和高比表面积的还原氧化石墨烯/多壁碳纳米管复合材料(rGO/MWCNTs)，将其修饰在玻碳电极上，然后在制备的修饰电极表面恒电位电沉积制备金纳米粒子(AuNPs)。以制备的复合材料为载体，金纳米粒子为识别元件，构建甘油电化学无酶传感器。利用扫描电子显微镜分析等手段表征材料的微观形貌，采用循环伏安法、交流阻抗谱等电化学方法研究修饰电极的电化学性能。结果表明：该传感器检测甘油时发生的催化反应过程受扩散控制；该传感器检测甘油的线性范围为0.25~35mM，其线性方程为I(μA)=35.597C(mM)+88.469，相关系数R2=0.9983，灵敏度为35.60μA?mM?1，检测限为224.27μM。与第一个体系中的酶生物传感器相比，该传感器具有更宽的线性范围，在稳定性、重现性和抗干扰方面表现良好，在牙膏实际样品中检测甘油的回收率为95.91%~100.75%。 采用析氢辅助一步电沉积法在金电极表面修饰了PtAu双金属纳米粒子(PtAuNPs)，并以此为识别元件制备甘油电化学无酶传感器。利用扫描电子显微镜分析等手段表征修饰电极的微观形貌，采用循环伏安法等电化学方法研究修饰电极的电化学性能。结果表明：该传感器检测甘油时发生的催化反应过程受扩散控制；该传感器检测甘油的线性范围为0.05~22.5mM，其线性方程分为两段，当甘油浓度为0.05~2.5mM时，传感器的线性方程为I(μA)=125.089C(mM)+25.236，相关系数R2=0.9975，灵敏度为125.09μA?mM?1；当甘油浓度为2.5~22.5mM时，传感器的线性方程为I(μA)=54.228C(mM)+216.115，相关系数R2=0.9962，灵敏度为54.23μA?mM?1。相对于前两个体系中的甘油电化学传感器，该传感器具有更低的检测限(18.71μM)，更优异的稳定性，良好的重现性和抗干扰性，在牙膏实际样品中检测甘油的回收率为93.75%~106.68%。 本论文制备的三种甘油电化学传感器均性能良好，可应用于葡萄酒和牙膏等实际样品中甘油含量的快速检测，对于促进相关产品生产工艺优化、保障消费者生命财产安全意义重大。
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