多重增敏環(huán)保型傳感器快速檢測食品中重金屬的研究.pdf

1、隨著社會的不斷進(jìn)步，人們對于生活的要求也越來越高。重金屬是造成食品安全問題的重要因素之一，因其具有富集性、持久性、非生物降解性和毒性等特點(diǎn)，對環(huán)境和人類健康都構(gòu)成了重大威脅。食品中重金屬主要來源于食物鏈富集和生長期間接觸到的水、土壤和空氣環(huán)境;還可來源于食品的加工、儲存、運(yùn)輸及銷售過程中接觸到的重金屬。有害的重金屬元素經(jīng)過食物鏈富集作用，可濃縮到成千上萬倍，并通過食品飲食進(jìn)入到人體，再經(jīng)過一定時(shí)間的積累即開始顯示毒性，成為影響人和動物健

2、康的主要因素之一。目前對重金屬的檢測方法有原子吸收法、液相色譜法和電化學(xué)方法等，其中電化學(xué)方法因具有經(jīng)濟(jì)、快速、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)已被國內(nèi)外作為標(biāo)準(zhǔn)檢測方法使用。但目前電化學(xué)方法檢測重金屬元素在敏感性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和安全性等方面還有較多需改進(jìn)之處和較大改進(jìn)空間。對此，在已有研究基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下改進(jìn)研究，并獲得了較好的研究結(jié)果，具有好的研究意義和應(yīng)用前景。
　　本研究主要包含一下幾個(gè)方面:
　　1.簡單綜述食品中重金屬污染的主要

3、來源、危害以及污染現(xiàn)狀，并對常用的檢測方法，電化學(xué)檢測方法及其研究進(jìn)展，電極及其修飾材料進(jìn)行了概括性的闡述。
　　2.快速檢測食品痕量鉛CHA/[BMIM]PF6/SDBS/Nafion SPCE多重增敏電化學(xué)傳感器研究:用碳酸羥基磷灰石/離子液體/十二烷基苯磺酸鈉/Nafion共同修飾絲網(wǎng)印刷碳電極，制成CHA/[BMIM]PF6/SDBS/NafionSPCE電化學(xué)傳感器，對鉛進(jìn)行檢測;優(yōu)化檢測條件后用方波溶出伏安法進(jìn)行測定的

4、結(jié)果為:Pb2+質(zhì)量濃度在3～600μg/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢出限為0.37μg/L(S/N=3)，連續(xù)8次測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.4％。茶葉樣品檢測結(jié)果與ICP-MS測定結(jié)果無顯著性差異。干擾離子實(shí)驗(yàn)結(jié)果為1000倍Na+，NH4+，K+，Ca2+對Pb2+響應(yīng)信號無影響，20倍以上的Cu2+以及50倍以上的Cd2+會使Pb2+響應(yīng)信號減小。由此可見，CHA/[BMIM]PF6/SDBS/Nafion修飾SPCE的方波溶出伏

5、安法電化學(xué)傳感器快速檢測痕量Pb2+具有靈敏度高、環(huán)保、穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。
　　3.CHA/[BMIM]PF6/SDB S/Nafion SPCE電化學(xué)傳感器與I-快速檢測魚粉中的痕量鎘:用碳酸羥基磷灰石/離子液體/十二烷基苯磺酸鈉/Nafion共同修飾絲網(wǎng)印刷碳電極，制成CHA/[BMIM]PF6/SDB S/NafionSPCE電化學(xué)傳感器，同時(shí)在底液中添加碘離子進(jìn)一步使檢測信號增大，峰形更好;優(yōu)化檢測條件后用方波溶出伏安法對

6、鎘進(jìn)行測定的結(jié)果為:Cd2+質(zhì)量濃度在10～300μg/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性。線性回歸方程為y=0.02524x+0.60924(R2=0.994)，其中y代表峰電流強(qiáng)度(μA)，x代表Cd2+質(zhì)量濃度（μg/L），檢出限為0.46μg/L(S/N=3)，連續(xù)10次測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.2％。魚粉樣品檢測結(jié)果與ICP-MS測定結(jié)果無顯著性差異。
　　4.CHA與HAP修飾電化學(xué)傳感器效果比較:為研究更好的同時(shí)快速檢測Pb2+、

7、Cd2+和Cu2+的電化學(xué)傳感器，研制用CO32-取代HAP中的PO43-獲得吸附重金屬能力更強(qiáng)的CHA，結(jié)合前面的的研究，分別制成兩種不同的修飾電極，即CHA/[BMIM]PF6/ SDBS/Nafion SPCE和HAP/[BMIM]PF6/ SDBS/Nafion SPCE，用方波溶出伏安法分別對100μg/L Pb2+、Cd2+和Cu2+進(jìn)行檢測，比較兩者的響應(yīng)信號大小、穩(wěn)定性以及線性范圍。結(jié)果為:在響應(yīng)信號強(qiáng)度上，CHA明顯優(yōu)

8、于HAP;在穩(wěn)定性上，CHA略優(yōu)于HAP;在線性范圍寬度上，CHA對Pb2+和Cu2+有較寬的線性范圍，而HAP對Cd2+有較寬的線性范圍。總體效果，CHA修飾的電化學(xué)傳感器在檢測鉛、鎘、銅上的敏感性與穩(wěn)定性略優(yōu)于HAP。
　　5.CHA/[BMIM]PF6/SDBS/Nafion SPCE電化學(xué)傳感器同時(shí)檢測Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+四種重金屬的初步研究:在前述研究的基礎(chǔ)上，用CHA/[BMIM]PF6/SDBS/N

9、afion SPCE傳感器嘗試同時(shí)檢測鉛、鎘、銅、鋅四種重金屬，發(fā)現(xiàn)四種金屬的峰能夠完全分開，并且在一定范圍內(nèi)濃度和電流峰高呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系。優(yōu)化后的最佳檢測條件為:電解質(zhì)溶液為0.1 mol/L pH5.0 NaAc-HAc緩沖液，CHA的質(zhì)量濃度為5mg/mL，沉積電位為-1.1 V，沉積時(shí)間為210s。由于CHA對鉛和銅優(yōu)先富集，因此在同時(shí)檢測四種重金屬時(shí)要求鎘和鋅有較高的濃度，否則無法出峰。因此，應(yīng)對不同的檢測對象可能存在的成

10、分含量適當(dāng)選擇。
　　6.微型DPSA-1儀-SPCE檢測值與綠茶中鉛含量對應(yīng)關(guān)系的建立:對DPSA-1儀采用微分電位溶出法檢測綠茶中鉛的結(jié)果分析過程進(jìn)行簡化，嘗試將DPSA-1的檢測值(dt/dE)與綠茶樣品鉛含量建立一個(gè)直接對應(yīng)關(guān)系。用DPSA-1儀對5份綠茶樣品各進(jìn)行20次鉛濃度檢測，得到100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合后發(fā)現(xiàn)其具有明顯的線性趨勢。擬合得到的線性方程為y=62.87821 x+88.9789(R2=0.9904)