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      固載離子液體修飾Fe3O4納米酶用于 H2O2和葡萄糖的檢測

      2021-11-05 10:48:10楊培昕喻昌木湯陸揚(yáng)付陽洋彭黔榮
      食品科學(xué) 2021年20期
      關(guān)鍵詞:過氧化物底物光度

      楊培昕,喻昌木,楊 敏,,張 榮,湯陸揚(yáng),付陽洋,彭黔榮,3,

      (1.貴州大學(xué)藥學(xué)院,貴州 貴陽 550025;2.貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,貴州 貴陽 550025;3.貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心,貴州 貴陽 550009)

      近年來,人工模擬納米酶由于具有與天然辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)類似的過氧化物酶活性而被人們廣泛關(guān)注,與天然酶相比,人工模擬納米酶具有高催化活性、穩(wěn)定性好、成本低的優(yōu)勢[1-2]。 2007年,研究人員首次報道了Fe3O4磁性納米顆粒具有與天然過氧化物酶類似的過氧化物酶活性[3]。但是Fe3O4磁性納米顆粒容易聚集和氧化,改善Fe3O4納米酶一直是研究的熱點。有研究人員通過在Fe3O4表面官能化具有過氧化物酶活性的金磁微粒(Fe3O4@Au),從而提高復(fù)合納米顆粒的過氧化物酶樣活性[4]。HRP在含有水(體積分?jǐn)?shù)4.53%)的一種親水性離子液體(ionic liquid,IL) ([bmim][BF4])中可增加其活性和穩(wěn)定性[5]。Walsh等[6]發(fā)現(xiàn),在IL中可發(fā)生許多氧化還原反應(yīng),使其修飾的材料具有成為高性能催化劑的潛質(zhì)。據(jù)了解,IL是一種由離子組成且常溫下呈液態(tài)的離子化合物。與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比,IL具有熱穩(wěn)定性、可重復(fù)性、低毒性以及對金屬催化劑、有機(jī)物、無機(jī)物和氣體物質(zhì)的溶解性等性能[7-9]。 在生物催化過程中,IL可提供不同的溶劑環(huán)境,使生物酶的活性增大;在反應(yīng)過程中,IL和酶均可循環(huán)利用,提高酶的催化效率;并且其與部分有機(jī)溶劑互不相溶,可使酶催化產(chǎn)物易于分離[10-12]。在此構(gòu)建IL修飾的Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒,在SiO2包覆的Fe3O4納米粒子表面接枝IL涂層,獲得SiO2固載IL修飾的磁性納米粒子Fe3O4@SiO2@IL,用于葡萄糖和H2O2的檢測。

      葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOD)在有氧條件下能專一性地催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和H2O2[13]。檢測H2O2和葡萄糖的方法較多,比色傳感器具有操作簡單、快速、方便等特點,廣泛應(yīng)用于生物分析、環(huán)境檢測、食品檢測和醫(yī)療診斷等領(lǐng)域[14]。將Fe3O4@SiO2@IL與GOD耦合,F(xiàn)e3O4@SiO2@IL催化反應(yīng)產(chǎn)物H2O2與過氧化物酶底物3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯胺(3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine,TMB)形成藍(lán)色產(chǎn)物?;诖嗽?,構(gòu)建一種具有理想選擇性和較高靈敏度的簡便方法,以期為人工模擬納米酶在食品檢測中的應(yīng)用提供一定的參考。

      1 材料與方法

      1.1 材料與試劑

      牛奶 市購;GOD(98%) 北京百靈威科技有限公司;乙酸鈉、三水合物(分子C2H9NaO5)(優(yōu)級純,99.5%) 蘇州市麥克林醫(yī)療器械制品有限公司;3-氯丙基三乙氧基硅烷(98%) 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;N-甲基咪唑(98%) 常州市中凱化工有限公司;正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilicate,TEOS,分析純) 成都科龍化工試劑廠;TMB(98%)、FeCl3?6H2O、氯化鐵(II)(FeCl2?4H2O)、30% H2O2等均為國產(chǎn)分析純。

      1.2 儀器與設(shè)備

      UV-9000紫外-可見分光光度計 上海元析儀器有限公司;Nicolet iS50原位漫反射傅里葉變換紅外光譜儀 美國賽默飛世爾科技有限公司;S-3400N掃描電子顯微鏡 日本Hitachi公司;JEM-2100透射電子顯微鏡 日本電子公司。

      1.3 方法

      1.3.1 Fe3O4磁性納米顆粒的制備

      Fe3O4磁性納米顆粒通過共沉淀法[15]制備。將FeCl3?6H2O(0.02 mol)和FeCl2?4H2O(0.01 mol)溶解在90 mL蒸餾水中,并將所得溶液在氮?dú)庀?00 ℃回流3 h。然后,將質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%氨水溶液10 mL逐滴加入上述混合物中,并混合攪拌2 h。反應(yīng)完成后,將混合物冷卻至室溫,通過使用外部磁體簡單收集所得磁性納米顆粒,然后用蒸餾水徹底洗滌,烘干備用。

      1.3.2 Fe3O4@SiO2磁性微球的制備

      通過溶膠-凝膠法[16],制備SiO2殼層。取上述合成的Fe3O4顆粒0.5 g,并均勻分散在乙醇(40 mL)、去離子水(10 mL)和1.5 mL濃氨水溶液(28%)的混合溶液中,并超聲處理1 h。在30 ℃條件下預(yù)攪拌15 min后滴加TEOS(0.4 mL),繼續(xù)攪拌6 h。收集所得微球,用乙醇和去離子水洗滌,45 ℃真空干燥12 h,得SiO2涂覆的磁性Fe3O4納米顆粒(Fe3O4@SiO2)。

      1.3.3 Fe3O4@SiO2@IL磁性納米粒的制備

      參考文獻(xiàn)[17]并進(jìn)行改進(jìn),制備IL涂層。取3-氯丙基三乙氧基硅烷(2.408 g,10 mmol)和Fe3O4@SiO2(3 g)加入到80 mL無水甲苯中,在氮?dú)庀禄亓?2 h。冷卻至室溫,過濾,并用無水甲苯和無水乙醚洗滌2 次,除去未反應(yīng)的反應(yīng)物。然后80 ℃真空干燥6 h得到中間體Fe3O4@SiO2@(CH2)3Cl。將N-甲基咪唑(10 mmol)和Fe3O4@SiO2@(CH2)3Cl(1 g)加入到50 mL無水甲苯溶液中,并將混合物回流12 h。過濾生成的產(chǎn)物,并用無水乙醚洗滌以除去過量的IL,干燥,所得固體即Fe3O4@SiO2@IL。

      1.3.4 材料的表征

      將微量固體磁性材料溶于適量的蒸餾水,超聲振蕩使其均勻分散。利用掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察材料形貌。將合成的干燥納米粒子粉末與KBr混合,充分研磨后壓片,利用原位漫反射傅里葉變換紅外光譜儀分析材料結(jié)構(gòu)。

      1.3.5 Fe3O4@SiO2@IL過氧化物酶活性分析及條件優(yōu)化

      通過測定H2O2存在下過氧化物酶底物TMB的催化氧化能力,可以估算Fe3O4@SiO2@IL納米材料的過氧化物酶活性。實驗如下:將Fe3O4@SiO2@IL(300 μL,0.4 mg/mL)、H2O2(300 μL,80 mmol/L)和NaAc緩沖溶液(300 μL,50 mmol/L,pH 3)以及TMB(300 μL,8 mmol/L)混合均勻后在40 ℃下孵育20 min。然后記錄在波長652 nm處(TMB的特征峰)的紫外-可見吸收。類似地,根據(jù)相同步驟研究不同pH值的NaAc緩沖溶液(pH 2~9)、孵育溫度(20~80 ℃)、孵育時間(0~20 min)和催化劑質(zhì)量濃度為0~0.5 mg/mL范圍內(nèi)Fe3O4@SiO2@IL過氧化物酶活性的變化。

      1.3.6 動力學(xué)分析

      首先,保持TMB濃度恒定并改變H2O2濃度(0.1~1.0 mmol/L),加入乙酸鈉緩沖液(300 μL,50 mmol/L,pH 3)和Fe3O4@SiO2@IL(300 μL, 0.4 mg/mL)制成不同濃度的混合溶液,并在50 ℃下孵育20 min后,通過紫外-可見光分光光度計在波長652 nm處測定混合物的吸光度。類似地,通過在相同條件下保持H2O2濃度恒定并改變TMB濃度(0.1~1.0 mmol/L),研究以H2O2為底物的動力學(xué)分析。

      通過從Michaelis-Menten方程導(dǎo)出的Lineweaver-Burk圖以計算酶動力學(xué)參數(shù):1/V=Km/Vmax(1/[S]+1/Km);其中,V為反應(yīng)的初始速率/(mol/(L·s));Vmax為最大反應(yīng)速率/(mol/(L·s));[S]為底物的濃度/(mol/L);Km可近似代表酶對底物的親和,Km值一般在10-6~ 10-2mol/L范圍內(nèi)。

      在此,根據(jù)Lambert-Beer定律(A=k×b×c)對Ox-TMB濃度進(jìn)行定量。其中,A為吸光度;b為溶液厚度/cm;c為Ox-TMB的濃度/(mol/L);k為摩爾吸光系數(shù),通常為39 000/(L/(mol?cm))[18-20]。

      1.3.7 H2O2和葡萄糖的檢測

      1.3.7.1 H2O2的檢測

      將TMB(300 μL,8.0 mmol/L)、Fe3O4@SiO2@IL 儲備溶液(300 μL,0.4 mg/mL)和不同濃度的H2O2溶液(0.001~1 mmol/L)加入到2 mL乙酸鹽緩沖液(pH 3.0,50 mmol/L)中,然后將混合溶液在40 ℃溫育20 min后通過紫外分光光度計測量在波長652 nm處吸光度的變化。

      1.3.7.2 葡萄糖的檢測

      將GOD(0.2 mL,1.0 mg/mL)、1.0 mL不同濃度的葡萄糖(0.02~0.2 mmol/L)加入到1 mL磷酸鹽緩沖液(pH 7.0)中混合,并在37 ℃溫育30 min;之后,將Fe3O4@SiO2@IL(300 μL,0.4 mg/mL)、TMB(300 μL,8 mmol/L)和乙酸鹽緩沖液(2 mL,50 mmol/L,pH 3)添加至上述葡萄糖反應(yīng)溶液中,并在40 ℃下溫育20 min。最后在紫外分光光度計下測量其在波長652 nm處的吸光度變化。為了測試葡萄糖檢測的選擇性,選擇蔗糖、果糖、乳糖、麥芽糖進(jìn)行對照實驗,對照樣品的濃度高于葡萄糖的濃度(約5 倍)。

      1.3.7.3 實際樣品的檢測

      建立的檢測方法用于牛奶中H2O2的檢測。樣品的預(yù)處理:首先向25 mL牛奶樣品中添加1%(體積分?jǐn)?shù))三氯乙酸25 mL,并超聲處理20 min去除牛奶樣品中的蛋白質(zhì);然后以12 000 r/min離心10 min,將上清液通過0.22 μm膜過濾,除去脂質(zhì);通過向該上清液中添加不同濃度的H2O2儲備溶液,制備不同濃度的H2O2牛奶樣品。取不同濃度的牛奶樣品100 μL分別加入300 μL Fe3O4@SiO2@IL懸浮液(0.4 mg/mL)和300 μL TMB (8.0 mmol/L),加入到2 mL乙酸鹽緩沖液(pH 3.0,50 mmol/L)中,然后在40 ℃溫育20 min。根據(jù)上述1.3.7.1節(jié)方法測量吸光度的變化,重復(fù)3 次,考察檢測體系的加標(biāo)回收率。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 材料的表征

      采用共沉淀法制備Fe3O4納米顆粒,然后以TEOS為硅源制備SiO2殼層,目的是提高納米材料的分散性,并且保護(hù)磁鐵礦芯在使用過程中不被腐蝕和氧化[16]。 加入3-氯丙基三乙氧基硅烷,經(jīng)回流改性與硅膠層形成Si—O—Si鍵,從而表面接枝帶上氯丙基,獲得中間體Fe3O4@SiO2@(CH2)3Cl[21-22]。最后通過N-甲基咪唑與修飾在硅膠殼上的氯丙基反應(yīng),形成了帶N-甲基咪唑氯鎓的固定化IL。IL由于相同電荷之間的排斥作用,能夠有效減少聚集,增強(qiáng)穩(wěn)定性。如圖1所示,將裸露的Fe3O4磁性納米顆粒溶于水中,大部分顆粒聚集在底部,分散性差;而IL修飾后的Fe3O4磁性納米顆粒(Fe3O4@SiO2@IL)在水溶液中呈現(xiàn)出較好的分散性和順磁性,使其可以很容易地從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來,增強(qiáng)重復(fù)利用性。

      圖1 Fe3O4@SiO2@IL的合成原理示意圖Fig. 1 Schematic diagram for the synthesis principle of Fe3O4@SiO2@IL

      如圖2、3所示,在Fe3O4的光譜中可以看到O—H在3 100~3 500 cm-1附近的伸縮振動和Fe—O在575 cm-1附近的伸縮振動(a譜)。出現(xiàn)在1 090 cm-1處的寬吸收峰是Si—O—Si拉伸振動的特征峰(b譜),表明形成了SiO2殼層。1 584 cm-1處的峰可歸因于雙鍵咪唑環(huán)的C=N 拉伸(c譜),表明IL已成功地修飾在Fe3O4@SiO2上。從圖3A可以看出,F(xiàn)e3O4納米顆粒呈顆粒狀聚集體的簇狀結(jié)構(gòu),經(jīng)SiO2殼層涂覆后形成較為分散的顆粒狀 (圖3B)。相較于圖3A、B,IL修飾后的納米材料形貌發(fā)生了變化,大多數(shù)表現(xiàn)為表面光滑的球狀結(jié)構(gòu)(圖3C),說明Fe3O4納米顆??赡芘cIL發(fā)生了某種特定的相互作用。使用透射電鏡進(jìn)行更詳細(xì)的觀察,如圖3D所示,證實本實驗制備的Fe3O4@SiO2@IL為均一的球形,且直徑約為20 nm。

      圖2 傅里葉變換紅外光譜圖Fig. 2 FT-IR spectra of Fe3O4, Fe3O4@SiO2 and Fe3O4@SiO2@IL

      圖3 Fe3O4(A)、Fe3O4@SiO2(B)和Fe3O4@SiO2@IL(C)的掃描電鏡和Fe3O4@SiO2@IL的透射電鏡(D)圖Fig. 3 SEM images of Fe3O4 (A), Fe3O4@SiO2 (B) and Fe3O4@SiO2@IL (C) and TEM image of Fe3O4@SiO2@IL (D)

      2.2 Fe3O4@SiO2@IL類過氧化物酶活性分析

      為了研究在H2O2和底物TMB存在下Fe3O4@SiO2@IL的過氧化物酶樣活性,比較有無H2O2和TMB時的比色反應(yīng)。如圖4所示,在對照組實驗中,缺少H2O2或TMB時,曲線1和曲線2無明顯的紫外吸收。而TMB與H2O2存在下,在波長652 nm處出現(xiàn)了一個明顯的吸收峰(曲線3)。這是由于Fe3O4@SiO2@IL在H2O2存在下能氧化TMB,使溶液變藍(lán)(如插圖所示),并在波長652 nm處產(chǎn)生特定的吸收峰。實驗表明,制備的Fe3O4@SiO2@IL具有較好的類過氧化物酶活性。

      圖4 不同反應(yīng)體系溶液的紫外-可見光吸收圖譜Fig. 4 UV-Vis absorption spectra of different reaction system solutions

      另外,類似于天然過氧化物酶HRP,基于納米材料的過氧化物酶模擬物的酶活性受pH值和溫度等條件影響。在緩沖溶液pH 2~9、孵育溫度20~80 ℃的范圍內(nèi)研究酸度和溫度對體系中顯色產(chǎn)物吸光度的影響,結(jié)果顯示pH 3、孵育溫度40 ℃時達(dá)到最佳催化活性 (圖5A、B)。接著研究Fe3O4@SiO2@IL質(zhì)量濃度對體系中顯色產(chǎn)物吸光度的影響,如圖5C所示,在Fe3O4@SiO2@IL質(zhì)量濃度為0~0.5 mg/mL范圍內(nèi),顯色產(chǎn)物吸光度隨Fe3O4@SiO2@IL質(zhì)量濃度增加而增加,當(dāng)Fe3O4@SiO2@IL質(zhì)量濃度達(dá)到0.4 mg/mL時,逐漸趨于平衡。同理,如圖5D、E所示,在H2O2濃度為10~100 mmol/L和TMB濃度為1~10 mmol/L范圍內(nèi),濃度增加其催化活性也隨之增加,當(dāng)H2O2濃度達(dá)到80 mmol/L或TMB濃度達(dá)到8.0 mmol/L時,F(xiàn)e3O4@SiO2@IL催化活性趨于平衡,并且選擇最佳孵育時間為20 min(圖5F)。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果,選擇Fe3O4@SiO2@IL 0.4 mg/mL、H2O280 mmol/L和TMB 8 mmol/L進(jìn)行后續(xù)實驗。

      圖5 pH值(A)、孵育溫度(B)、Fe3O4@SiO2@IL質(zhì)量濃度(C)、H2O2(D)、TMB(E)以及孵育時間(F)對酶活性的影響Fig. 5 Effects of pH (A), temperature (B), concentrations of Fe3O4@SiO2@IL (C), H2O2 (D), TMB (E) and incubation time (F) on peroxidase mimic activity

      2.3 Fe3O4@SiO2@IL的穩(wěn)態(tài)動力學(xué)分析

      通過改變一種底物的濃度,同時保持另一種底物的濃度不變,測定一系列的動力學(xué)數(shù)據(jù),研究催化機(jī)理,獲得相應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)。如圖6所示,在合適的TMB和H2O2濃度范圍內(nèi)觀察到與酶促反應(yīng)相似的典型Michaelis-Menten行為。由雙倒數(shù)Lineweaver-Burk方程可得到最大初速度(Vmax)和Michaelis-Menten常數(shù)(Km)等基本參數(shù):1/V=Km/Vmax(1/[s]+1/Km)。通過計算15 min內(nèi)波長652 nm處吸光度變化斜率,得到表觀反應(yīng)速率,如表1所示。Km值通常被認(rèn)為是酶與特定底物親和力的指標(biāo)。Km值越小,說明酶與底物的親和力越強(qiáng),所研究催化劑的效率越高。由表1可以看出,以TMB(0.107 mmol/L)和H2O2(0.245 mmol/L)為底物的Fe3O4@SiO2@IL的Km值遠(yuǎn)低于HRP(0.434 mmol/L和3.700 mmol/L),說明Fe3O4@SiO2@IL對TMB和H2O2的親和力遠(yuǎn)高于HRP。另一方面,在不同固定TMB濃度下,TMB對H2O2的氧化反應(yīng)雙倒數(shù)曲線呈一組線性平行線(圖6C、D),這是典型的乒乓機(jī)制[23-24]。與其他具有過氧化物酶活性的納米材料相比,F(xiàn)e3O4@SiO2@IL的Km值均具有較大優(yōu)勢,這進(jìn)一步證實了IL修飾的Fe3O4納米顆粒與比色底物TMB和H2O2具有較好的親和性。

      圖6 Fe3O4@SiO2@IL的穩(wěn)態(tài)動力學(xué)圖Fig. 6 Steady-state kinetics of Fe3O4@SiO2@IL

      表1 Fe3O4@SiO2@IL納米材料與其他納米酶和HRP的Km和 Vmax參數(shù)的比較Table 1 Km and Vmax values of Fe3O4@SiO2@IL nanomaterials, other nanozymes and HRP

      2.4 H2O2和葡萄糖的檢測

      體系中Fe3O4@SiO2@IL表現(xiàn)出過氧化物酶活性,能夠有效催化H2O2氧化TMB發(fā)生顯色反應(yīng)。TMB的顯色程度與H2O2濃度呈正比。因此,考察紫外吸收光譜652 nm(TMB的特征峰)處的吸光度可有效檢測H2O2?;诖?,通過結(jié)合GOD與葡萄糖反應(yīng)生成H2O2的原理,可間接檢測葡萄糖。原理如圖7所示,GOD在有氧條件下作用于葡萄糖生成葡萄糖醛酸,同時產(chǎn)生H2O2。Fe3O4@SiO2@IL與產(chǎn)物H2O2反應(yīng)生成H2O和O2,然后與第2底物TMB反應(yīng)生成藍(lán)色產(chǎn)物TMBox[23]。

      圖7 葡萄糖比色測定原理圖Fig. 7 Schematic diagram for the colorimetric determination of glucose

      由圖8A可知,體系在波長652 nm處(TMB的特征峰)的吸光度隨H2O2濃度的增加而增大,然后趨于平衡。同源線性校準(zhǔn)曲線(圖8B)表現(xiàn)出在最佳條件下,吸光度與H2O2濃度在4~100 μmol/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系,其線性方程為y=0.049 57+0.938 17x,相關(guān)系數(shù)為 0.996 49。檢出限(limit of detection,LOD)為 0.698 μmol/L。其中LOD的精確度(相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(relative standard deviation,RSD))為0.304%(n=5)。與其他過氧化物酶模擬物相比(表2),F(xiàn)e3O4@SiO2@IL具有更寬的線性檢測范圍和更低的LOD。

      圖8 H2O2濃度與吸光度的劑量-響應(yīng)曲線(A)及同源性 校準(zhǔn)曲線(B)Fig. 8 Plot of H2O2 concentration versus absorbance (A) and calibration curve (B)

      表2 檢測H2O2材料的性能比較Table 2 Performance comparison of various materials for detecting H2O2

      如圖9所示,在0.008~0.2 mmol/L范圍內(nèi),吸光度與葡萄糖濃度呈良好的線性關(guān)系。LOD為2.39 μmol/L,與先前報道的其他過氧化物酶模擬物相比(表3),F(xiàn)e3O4@SiO2@IL具有較低的葡萄糖LOD。

      表3 檢測葡萄糖納米材料的性能比較Table 3 Performance comparison of various nanomaterials for glucose detection

      圖9 葡萄糖檢測的劑量-響應(yīng)曲線(A)和葡萄糖濃度變化的 紫外吸收光譜圖(B)Fig. 9 Plot of glucose concentration versus absorbance (A) and UV-Vis spectra of varying glucose concentrations (B)

      2.5 Fe3O4@SiO2@IL的干擾性

      為了進(jìn)一步研究該方法的特異性,選擇空白樣品、蔗糖、果糖、乳糖和麥芽糖進(jìn)行對照實驗。如圖10所示,即使對照樣品的濃度是葡萄糖濃度的5 倍,含葡萄糖樣品的吸光度也遠(yuǎn)高于對照樣品。此外,蔗糖、果糖、乳糖和麥芽糖樣品中,肉眼可觀察到葡萄糖樣品的藍(lán)色變化(插圖)。結(jié)果表明,該比色法反應(yīng)體系對葡萄糖具有較高的選擇性。

      圖10 葡萄糖的選擇性檢測(n=3)Fig. 10 Selectivity for glucose detection (n= 3)

      2.6 Fe3O4@SiO2@IL的穩(wěn)定性

      連續(xù)7 d測量Fe3O4@SiO2@IL納米材料吸光度的變化,評估其長期貯存穩(wěn)定性。如圖11所示,F(xiàn)e3O4@SiO2@IL在一周內(nèi)具有較好穩(wěn)定性,表明Fe3O4@SiO2@IL具有良好的長期貯存穩(wěn)定性。

      圖11 Fe3O4@SiO2@IL的穩(wěn)定性(n=3)Fig. 11 Stability of Fe3O4@SiO2@IL (n = 3)

      2.7 實際樣品的檢測

      H2O2通常被用作生乳中的保鮮劑,但是,過量添加H2O2不僅會降低牛奶的營養(yǎng)價值,還會導(dǎo)致胃腸道疾病,因此,檢測牛奶中H2O2的含量具有重要意義。基于Fe3O4@SiO2@IL的過氧化物酶樣活性比色傳感器檢測牛奶中的H2O2,結(jié)果如表4所示,測定牛奶樣品中H2O2的回收率為94.0%~107.8%,RSD為2.24%~3.12%。表明Fe3O4@SiO2@IL納米材料可以有效用于牛奶中H2O2的測定,并且具有較高的準(zhǔn)確度和精密度,在實際樣品分析中具有潛在的應(yīng)用價值。

      表4 牛奶樣品中H2O2的測定Table 4 Recoveries of H2O2 in spiked milk samples

      3 結(jié) 論

      采用共沉淀法制備Fe3O4納米顆粒并添加SiO2殼層,然后將3-氯丙基三乙氧基硅烷接枝在Fe3O4@SiO2納米顆粒上并與N-甲基咪唑進(jìn)一步反應(yīng),合成具有IL涂層的Fe3O4磁性納米顆粒。研究證明,F(xiàn)e3O4@SiO2@IL有效改善了Fe3O4磁性納米顆粒的聚集。在優(yōu)化條件下,F(xiàn)e3O4@SiO2@IL表現(xiàn)出較好的過氧化物酶樣活性和對底物TMB和H2O2的親和性,在H2O2存在下可催化過氧化物酶底物TMB氧化產(chǎn)生藍(lán)色反應(yīng)?;贔e3O4@SiO2@IL 的過氧化物酶性質(zhì),開發(fā)一個簡單而靈敏的葡萄糖和H2O2檢測平臺,用于牛奶中H2O2的檢測,加標(biāo)回收率為94.0%~107.8%。Fe3O4@SiO2@IL具有構(gòu)建低成本和簡單生物傳感器的巨大潛力,并為人工模擬酶應(yīng)用于食品檢測提供了參考。

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