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金属有机框架—适配体传感检测食品中丙烯酰胺的方法研究认领

作者：

郭恺曦

学位授予单位：

江南大学

摘要：

丙烯酰胺（AAm）是美拉德反应过程中产生的内源性危害物之一,常见于油炸和烘焙食品中,低剂量的AAm具有遗传毒性和致癌性,可能导致人类细胞中基因表达的突变,居民膳食中AAm的监测是食品安全领域需要关注的重点问题。现如今,现象明显、操作简单的比色传感法在食品危害物检测方面展现出巨大的应用潜力,但仍存在稳定性不强、设计模式单一等问题。为了丰富丙烯酰胺的检测方式,优化检测性能,选择比表面积大、表面易修饰、具有类酶活性的金属有机框架（MOFs）材料作为生物载体和纳米酶,结合天然酶与核酸适配体构建了比色适配体传感法用于特异性检测AAm。利用MOFs的孔径和类酶活性与天然酶结合构建了双酶比色体系,可提高天然酶的稳定性和催化活性,进一步结合AAm的适配体提高了检测的特异性与灵敏度,为基于酶-底物的传感法构建提供了新的思路,主要工作内容有以下两个方面: 1、利用具有过氧化物酶活性的MIL-101包埋葡萄糖氧化酶（GOx）制备了双酶级联体系MGzyme,以适配体（Apt）作为生物识别元件,结合磁性纳米粒子（MNPs）和互补DNA（c DNA）分别制备了捕获探针MNP-Apt和信号探针MGzyme-c DNA,二者杂交构建比色适配体传感法。加入AAm后MNP-Apt会与AAm通过碱基互补配对结合,磁分离后MGzyme-c DNA被释放于上清液,此时取上清进行比色实验可原位生成H2O2,而后产生·OH催化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）变蓝,AAm的浓度与比色信号强度呈正相关,在最优条件下,比色体系在652 nm处的紫外吸光度相对值大小与丙烯酰胺浓度的对数值之间存在良好的线性关系,线性范围为0.01μM～100μM,检测限为1.53 n M,应用于植物基人造肉、饼干和薯片中丙烯酰胺检测的回收率为99.00%～104.40%,与ELISA测得的结果一致。本方法同时利用MIL-101的类过氧化物酶活性与高孔隙率构建了双酶级联体系,结合适配体提高了比色传感法的特异性与灵敏度,为美拉德反应过程中产生的内源性危害物的检测提供了新的思路。 2、选择比表面积较大、表面易修饰的UiO-66-NH2作为乙酰胆碱酯酶（ACh E）的载体构建UAzyme,在其表面负载AAm的适配体构建了适配体门控探针UAzyme-Apt,用于特异性检测AAm。具有氧化酶活性的双金属掺杂MIL-53（Fe/Mn）可直接将无色TMB氧化为蓝色ox-TMB,产生明显的比色信号;AAm加入后与Apt结合使其脱离UAzyme表面,UAzyme得以与乙酰硫代胆碱（ATCh）反应,产物硫代胆碱（TCh）会削弱MIL-53（Fe/Mn）的氧化TMB显色的能力。在最优条件下,体系在652 nm处的紫外吸光度相对值与AAm浓度的对数值呈负相关,检测限为9.94 n M,线性范围为0.05μM～100μM,在麻花、面包和植物基人造肉中的加标回收率为89.27%～108.10%,与ELISA测得的结果一致。本方法构建的适配体构建门控探针可调控UAzyme的催化活性,提高传感法的检测灵敏度与特异性,为基于酶和底物比色适配体传感法的构建提供了参考。

摘要译文

关键词：

金属有机框架; 适配体; 比色; 丙烯酰胺

学位年度：

2024

学位类型：

硕士

学科专业：

食品工程（专业学位）

导师：

祝长青

中图分类号：

TS207.3[食品分析与检验];TP212[发送器（变换器）、传感器⑨]

学科分类号：

0822[轻工技术与工程];083201[食品科学];080402[测试计量技术及仪器];080403[科学仪器技术与工程];081101[控制理论与控制工程];081102[检测技术与自动化装置]

D O I：

10.27169/d.cnki.gwqgu.2024.000562