(1)任务来源:
济南市科技发展计划项目
(2)应用领域和技术原理:
应用领域:该项目研究成果为食品分析领域面向常见污染物的新型传感分析技术,可用于食品中农兽药残留、食品添加剂、酚类、生物毒素等污染物的痕量分析与检测,同时该技术可推广至环境监测领域相关污染物的分析与监测以及临床分析中肿瘤标志物的检测与疾病诊断。
技术原理:该项目建立的传感分析技术是传统生化分析技术与现代电分析化学技术的结合与发展,基于酶催化、免疫反应等过程较强的特异性来选择性识别分析客体,结合纳米材料良好的信号放大与传导性能来提高检测的灵敏度和准确度。
(3)性能指标
项目建立的一系列针对食品污染物的电化学传感器检测方法,选择性好、可信度高,加标回收率都在95~105﹪。同时构建的分析体系具有较高的灵敏度,大多数分析对象检测限达到10-3ng·mL-1。基于多孔材料制备的传感器件稳定性好,可长时间存放并保持较高的重现性。
(4)与国内外同类技术比较
该项目建立的基于纳米多孔材料的电化学传感技术与高效液相色谱、毛细管电泳等传统的检测方法相比具有灵敏度高、选择性好、成本低、操作简单、可在线监测等优点。同时比传统电化学分析技术具有更低的检出限和较宽的线性范围以及更快的响应速度。
(5)成果的创造性、先进性
① 首次提出将纳米多孔合金材料用于免疫传感器的制作。
② 采用不同纳米粒子杂化的无机纳米多孔材料,可以有效地固定生物酶,提高酶的催化活性,显著改善传感器的性能。
③ 采用低成本的丝网印刷电极作为传感器基底,大大降低了使用成本,并具有进样量少、室温反应时间短等优点。能够适应较大批量食品污染物的现场快速检测。
(6)作用意义(直接经济效益和社会意义)
该项目构建了农兽药残留类、食品添加剂类和酚类的电化学传感器,尤其采用一次性丝网印刷电极,突破了长期在食品污染物中缺乏快速、实时、实用的分析仪器的瓶颈,解决了现场检测的难题。实际推广效果证明该技术在食品痕量分析过程中具有检测效果好、成本低和检测速度快的优势。
(7)推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题和改进意见
该项目的研究成果可进一步组装小型化设备,便于携带、操作简单,并将其广泛用于食品污染物样品分析。这些研究成果及时发现食品安全隐患,做出快速应急响应,避免造成规模化社会危害,降低因此带来的不必要经济损失,有效地保障日常食品卫生安全,具有较强的社会效益和经济效益。同时,本项目的研究成果对进一步推广应用于医学、环境监测、肿瘤标志物分析等领域,具有良好的借鉴效果。
(1)推广应用前景
食品污染物如持久性有机物、重金属、抗生素、农药残留及食品内分泌物干扰等成为食品污染的几大重要来源,因此对食品污染物的深入调查、研究与监测刻不容缓。本项目负责人着眼于这一问题,设计制作了各种灵敏度高、选择性好的电化学传感器。
① 实现了食品污染物的痕量检测
针对目前食品检测中比较难于检测的农药残留及食品内分泌物难于痕量检测的问题。设计合成了不同功能的纳米材料,将之用于修饰电极,制作了不同功能的电化学传感器,用于农药残留物有机磷,兽药残留物玉米赤酶醇、炔诺酮、卡那霉素以及食品内分泌物双酚A等食品污染物的痕量检测,检测线浓度达到10-3ng·mL-1。此类传感器的材料合成步骤相对简单,对检测物的响应好,而且采用免疫传感器的方法提高了选择性,在食品物染污的检测上将会有广泛的应用前景。
② 实现了由食品污染引起的疾病检测
随着科学的发展,人们已清楚地认识到食品污染物对生态食品及人体健康所带来的危害,有些甚至会导致癌症、畸形与基因突变。所以对于食品引起的疾病的早期检测尤为重要。本项目主要研究了典型肿瘤标记物的检测。
该方法具有特异性好、灵敏度高、稳定性好、操作简单、成本低的特点,有利于促进食品污染物检测技术向着高灵敏、高特异性、快速简便的方向发展。该类传感器不仅能够应用在食品检测中,还可推广到食品分析及临床分析中肿瘤标志物的检测中。以此为样板,可以广泛的推广到其它食品污染物的检测中去,从而达到环保和社会经济效益共存。
(2)推广措施
① 将已经成熟的设计方案,制成一次性丝网印刷电极,不仅可以减低实验成本,而且可以设计制作多通道电极,以实现多种目标物同时检测。
② 购置已经成型的小型电化学检测设备,与一次性丝网印刷电极联用。易于实现污染物的现场、快速检测。