SnO2半導(dǎo)體氣體傳感器在快速檢測食品安全危害因子中的應(yīng)用.pdf

1、“民以食為天，食以安為先”，保障食品安全是人類健康生活的基礎(chǔ)。在我國居民溫飽問題已經(jīng)得到基本解決的今天，食品安全危害因子可能造成的人體健康危害日益受到關(guān)注。食品中引起人體疾病發(fā)生的危害因子有多種，按性質(zhì)不同可分為生物性危害、化學(xué)性危害、物理性危害和其它危害，其中以生物性危害和化學(xué)性危害最為常見且危害性最大。單增李斯特菌是食品中四大致病菌之一，在4℃環(huán)境中仍可以生長繁殖，是冷藏食品威脅人類健康的主要致病菌。此外，二氧化硫作為化學(xué)性危害的罪

2、魁禍首，由二氧化硫亂用、濫用導(dǎo)致的食品安全事故，也對食品品質(zhì)安全和人體生命安全提出了嚴重挑戰(zhàn)。為了解決這些潛在威脅，建立有效的食品安全快速檢測技術(shù)一直成為食品行業(yè)關(guān)注的熱點問題。
　　金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，因其制備簡單、價格低廉、體小質(zhì)輕和使用壽命長等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測以及人類生活等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，在檢測易燃易爆、有毒有害氣體等方面已經(jīng)彰顯出了它的快速、靈敏、高效的檢測特性。因此，本文以

3、單增李斯特菌特征性代謝物3-羥基-2-丁酮及銀耳中的二氧化硫為檢測靶點，利用比表面積大的SnO2納米花敏感材料對氣體快速響應(yīng)的氣敏性能，探索出一種基于SnO2納米花氣體傳感器快速檢測牛奶中的單增李斯特菌及銀耳中二氧化硫殘留的方法。旨在為保障我國食品安全提供一種簡便、實惠、高效、快速的檢測技術(shù)。本研究的主要內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　1.SnO2半導(dǎo)體氣敏材料的合成與傳感器的制作
　　在本章的工作中，利用操作簡單、綠色高效的溶膠凝膠

4、法和溶劑熱法成功制備了SnO2納米顆粒、SnO2納米棒以及SnO2納米花三種氣敏材料。并通過XRD、TEM和BET比表面積測試分析三種表征方法對所制備的樣品的晶體結(jié)構(gòu)及形貌結(jié)構(gòu)進行了分析。表征結(jié)果說明，本研究制備的三個樣品是單一的SnO2相，結(jié)晶度和純度均很高，并且均具有一定的比表面積。三個樣品的比表面積分別為17.55、20.46、55.07 m2/g，其中，SnO2納米花的比表面積最大。
　　2.基于SnO2納米花氣體傳感器快

5、速檢測牛奶中的單增李斯特菌
　　本章分析了SnO2氣體傳感器對3-羥基-2-丁酮標準氣體的氣敏性能及其在TSB培養(yǎng)基和牛奶中單增李斯特菌的檢測效果。實驗結(jié)果表明，基于SnO2納米花制備的單增李斯特菌特異檢測氣體傳感器對3-羥基-2-丁酮氣體靈敏度高、選擇性強、響應(yīng)恢復(fù)時間短和穩(wěn)定性好。在單增李斯特菌的實例檢測中，靈敏度隨細菌培養(yǎng)時間的增加而增大，檢測結(jié)果與全自動微生物生長分析儀所測結(jié)果一致，符合單增李斯特菌的生長規(guī)律。即使在低溫環(huán)

6、境（4、7℃）下也表現(xiàn)出很好的檢測效果。另外，傳感器的靈敏度與菌液濃度呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，線性方程為 Log(S-1)=0.1983 Log(C)-0.4725(R2=0.9901)，檢出限達10 CFU/mL。說明通過該傳感器對單增李斯特菌產(chǎn)生的特征性氣味3-羥基-2-丁酮的檢測以達到快速檢測單增李斯特菌的目的是可行的。不同微生物在生長過程中產(chǎn)生的特征揮發(fā)性代謝物不盡相同，可以根據(jù)特征性代謝物制備出與其匹配的氣敏材料。因此，這種方法

7、還可被借鑒到其它食源性致病菌的快速檢測。
　　3.基于SnO2納米花氣體傳感器快速檢測銀耳中二氧化硫的殘留
　　本章通過紅外光譜技術(shù)，結(jié)合二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜分析研究了硫磺熏蒸前后銀耳組成成分的變化，并探究了SnO2納米花氣體傳感器對二氧化硫標準氣體的氣敏性能及其在銀耳中二氧化硫殘留的檢測效果。實驗結(jié)果表明：硫磺熏蒸后，硫元素主要以亞硫酸氫鹽的形式殘留在銀耳上。在二氧化硫標準氣體氣敏性能測試中，SnO2納米花氣體傳感器對二氧化硫