一种用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极及其酶生物传感器体系制造技术

本发明专利技术涉及一种用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极，及其制备方法，以及采用该工作电极的酶生物传感器体系；本发明专利技术的工作电极的制备方法简单，且该工作电极与参比电极、对比电极以及电化学工作站组合构成的酶生物传感器体系，可以用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤，并且有着较高的精准性，不仅能够检测低浓度的底物，而且对于次黄嘌呤和黄嘌呤的浓度变化有着较高的灵敏性，且有较宽的检测范围，可以高效快速地获得次黄嘌呤和黄嘌呤的浓度检测结果，且具有很好的稳定性，可以重复使用，多次使用下仍能够保持对底物的灵敏检测。

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极及其酶生物传感器体系
本专利技术涉及一种用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极，及其制备方法，以及采用该工作电极的酶生物传感器体系，属于食品检测

技术介绍
中国是一个海洋捕捞大国，每年都有数不胜数的鱼类被捕捞上来销往世界各地，在鱼类打捞上来后很容易发生死亡，而鱼类死亡后，会发生一系列复杂的化学反应，包括蛋白质分解、溶解和脂解等，甚至引起腐败变质。鱼类死亡后会产生一些分解代谢物，例如次黄嘌呤及黄嘌呤(已知的三磷酸腺苷(ATP)的主要分解代谢物)，然而长期食用含有大量次黄嘌呤及黄嘌呤的食物，会导致次黄嘌呤及黄嘌呤在人身体内的累积，导致痛风、黄嘌呤尿、高尿酸血症和子痫前期等疾病，因此，检测鱼类体内次黄嘌呤及黄嘌呤的含量对于人们的身体健康有着至关重要的作用。目前常规的检测方法，例如高效液相色谱、分光光度法、化学发光，毛细管电泳等都能高灵敏度和高选择性地检测次黄嘌呤和黄嘌呤；例如中国专利技术专利申请公开号CN106855508A公开了一种检测鱼中次黄嘌呤含量的方法，该方法是取鱼肉制样品液，用辣根过氧化物酶和黄嘌呤氧化酶偶联催化样品液后用紫外分光光度计进行检测获取次黄嘌呤的含量；然而这些检测方法的步骤非常繁琐，且需要相对昂贵的设备以及专业熟练的技术人员来进行操作，增加了检测的成本和时间。因此，本领域希望能开发出一种检测更方便且能保证检测精准性的次黄嘌呤和黄嘌呤含量的装置。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术一方面提供了一种用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极，其中，所述工作电极为其表面粘附了铜金属有机骨架材料的复合物的玻碳电极；所述铜金属有机骨架材料的复合物为具有纳米纤维结构的铜金属有机骨架材料的表面孔隙中吸附了黄嘌呤氧化酶所形成的复合物；所述具有纳米纤维结构的铜金属有机骨架材料，其比表面积的范围为30～80m2/g，其表面孔隙的孔径尺寸为1.7～50nm，其表面孔隙率为20～40％。所述铜金属有机骨架材料的复合物通过海藻酸钠粘附于所述玻碳电极的表面。优选的，所述具有纳米纤维结构的铜金属有机骨架材料是采用Cu(NO3)2·6H2O与天冬氨酸制备而成。本专利技术另一方面提供了上述的用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：步骤1)，制备所述铜金属有机骨架材料的复合物：将浓度为20～40mg/ml的黄嘌呤氧化酶溶液与浓度为0.8～3mg/ml的所述铜金属有机骨架材料的溶液以1：1～1:3的体积比进行充分混合，使得所述黄嘌呤氧化酶被吸附于所述铜金属有机纳米纤维材料的表面孔隙中；步骤2)，将步骤1)制备获得的所述铜金属有机骨架材料的复合物与浓度为0.1～0.3％wt海藻酸钠溶液，以2:1～4:1的体积比进行充分混合，获得处理溶液；步骤3)，将步骤2)获得的处理溶液以3～6μl/cm2滴于所述玻碳电极的表面，获得所述工作电极；其中，所述玻碳电极的氧化还原峰电位差小于100mV。优选的，在所述步骤1)中，将所述黄嘌呤氧化酶溶液与所述铜金属有机骨架材料的溶液在离心管中混合均匀后，再置于摇床中以100～300rpm/min的速度摇晃至少8h。优选的，在所述步骤2)中，将所述铜金属有机骨架材料的复合物与所述海藻酸钠溶液混合后，置于涡轮振荡器上以300～500rpm/min的速度振荡3～5分钟以充分混合。优选的，所述步骤3所用的玻碳电极在使用前经过了一个预处理的步骤，即将玻碳电极利用超声波清洗机清洗干净，再依次用0.5μm、0.3μm、0.05μm的氧化铝抛光粉打磨光亮，待氧化还原峰电位差小于100mV后，用去离子水清洗干净并用氮气吹干。优选的，所述制备方法还包括步骤4)，将步骤3)获得的工作电极贮存于4℃、pH值为6.5～7.5的磷酸缓冲液中至少8h以上，再使用。本专利技术再一方面提供了一种用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的酶生物传感器体系，其中，所述酶生物传感器体系包括电化学工作站，以及连接于电化学工作站的参比电极、对比电极和工作电极，所述工作电极采用上述的用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极，或者采用上述的制备方法获得的用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极。优选的，所述参比电极为饱和甘汞电极，所述对比电极为铂丝电极。本专利技术的用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极，其制备方法简单，且该工作电极与参比电极、对比电极以及电化学工作站组合构成的酶生物传感器体系，可以用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤，并且有着较高的精准性，不仅能够检测低浓度的底物(对于低浓度的底物，例如浓度范围为0.01μm～10μm的低浓度，检测相对标准偏差不超过8％)，而且对于次黄嘌呤和黄嘌呤的浓度变化有着较高的灵敏性，且有较宽的检测范围(0.01μm-10μm)，可以高效快速地获得次黄嘌呤和黄嘌呤的浓度检测结果，且具有很好的稳定性，可以重复使用，多次使用下仍能够保持对底物的灵敏检测。附图说明图1为本专利技术实施例2的酶生物传感器体系检测次黄嘌呤浓度的标准曲线；图2为本专利技术实施例2的酶生物传感器体系检测黄嘌呤浓度的标准曲线；图3为应用例1和应用例2中不同贮藏时间下鱿鱼和大黄鱼样品中次黄嘌呤的含量的变化图谱；图4为应用例3和应用例4中不同贮藏时间下鱿鱼和大黄鱼样品中黄嘌呤的含量的变化图谱。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术并不限于这些具体实施方式。实施例1制备用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的酶生物传感器的工作电极该制备方法包括以下步骤；步骤1)，制备所述铜金属有机骨架材料的复合物；首先，提供黄嘌呤氧化酶溶液和铜金属有机骨架材料的溶液；本实施例所采用的黄嘌呤氧化酶，购买自sigma公司的产品型号为XU-4500的产品；取30g黄嘌呤氧化酶，加入到1L去离子水中制备得到浓度为30mg/ml的黄嘌呤氧化酶溶液；关于铜金属有机骨架材料(以下简称Cu-MOF)，可以直接购买市售产品，也可以自行配制，只要铜金属有机骨架材料满足以下参数即可：其比表面积的范围为30～80m2/g，其表面孔隙的孔径尺寸为1.7～50nm，其表面孔隙率为20％～40％。本实施例所采用的Cu-MOF是采用Cu(NO3)2·6H2O与天冬氨酸制备而成，具体的制备方法如下：室温下，将Cu(NO3)2·6H2O溶液(4.5mmol，6ml)加入到含有NaOH(6mmol)和天冬氨酸(3mmol)的30ml水溶液中，常温搅拌获得浅蓝色溶液；然后将获得的浅蓝色溶液离心一次，将离心产物用蒸馏水和80％乙醇溶液(两者体积比为1：1)的混合液冲洗6次，然后离心，获得沉淀物，再将获得的沉淀物在80℃真空烘干10h，获得本实施例的Cu-MOF。经鉴定，本实施例的Cu-MOF的比表面积:33.6579m2/g，表面孔隙的孔径尺寸范围约为15.3855～18.64364nm，孔隙率约为30％；另外，还测得本实施例的Cu-MOF的每根纳米纤维的直径范围约为100～200nm，长度范围约为0.1～0.4微米。在本实施例中，取上述制备获得的Cu-MOF1.5g加入到1L去离子水中制备得到浓度为1.5mg/ml的Cu-MOF的溶液。然后，将上述配制好的30mg/ml的黄嘌呤氧化酶溶液与1.5mg/ml的Cu-MOF的溶液以1:2的体积比进行充分混合，使得所述黄嘌呤氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极，其特征在于：所述工作电极为其表面粘附了铜金属有机骨架材料的复合物的玻碳电极；所述铜金属有机骨架材料的复合物为具有纳米纤维结构的铜金属有机骨架材料的表面孔隙中吸附了黄嘌呤氧化酶所形成的复合物；所述具有纳米纤维结构的铜金属有机骨架材料，其比表面积的范围为30～80m2/g，其表面孔隙的孔径尺寸为1.7～50nm，其表面孔隙率为20～40％。所述铜金属有机骨架材料的复合物通过海藻酸钠粘附于所述玻碳电极的表面。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极，其特征在于：所述工作电极为其表面粘附了铜金属有机骨架材料的复合物的玻碳电极；所述铜金属有机骨架材料的复合物为具有纳米纤维结构的铜金属有机骨架材料的表面孔隙中吸附了黄嘌呤氧化酶所形成的复合物；所述具有纳米纤维结构的铜金属有机骨架材料，其比表面积的范围为30～80m2/g，其表面孔隙的孔径尺寸为1.7～50nm，其表面孔隙率为20～40％。所述铜金属有机骨架材料的复合物通过海藻酸钠粘附于所述玻碳电极的表面。2.如权利要求1所述的用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极，其特征在于：所述具有纳米纤维结构的铜金属有机骨架材料是采用Cu(NO3)2·6H2O与天冬氨酸制备而成。3.如权利要求1或2所述的用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：步骤1)，制备所述铜金属有机骨架材料的复合物：将浓度为20～40mg/ml的黄嘌呤氧化酶溶液与浓度为0.8～3mg/ml的所述铜金属有机骨架材料的溶液以1：1～1:3的体积比进行充分混合，使得所述黄嘌呤氧化酶被吸附于所述铜金属有机纳米纤维材料的表面孔隙中；步骤2)，将步骤1)制备获得的所述铜金属有机骨架材料的复合物与浓度为0.1～0.3％wt海藻酸钠溶液，以2:1～4:1的体积比进行充分混合，获得处理溶液；步骤3)，将步骤2)获得的处理溶液以3～6μl/cm2滴于所述玻碳电极的表面，获得所述工作电极；其中，所述玻碳电极的氧化还原峰电位差小于100mV。4.如权利要求3所述的用于检测次黄嘌呤和黄嘌呤的工作电极的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绫芷，王治潘，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33