[发明专利]食品防腐剂电化学传感器及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及电化学传感器领域和电分析化学领域，具体为一种基于Mn₂O₃中空微球材料的食品防腐剂电化学传感器及其制备方法与应用。

背景技术

食品防腐剂是能防止由微生物引起的腐败变质、延长食品保质期的添加剂，重要的是它能在不同情况下抑制最易发生的腐败作用，特别是在一般灭菌作用不充分时仍具有持续性的效果，且加入到食品中后在一定的时期内有效，在食品中有很好的稳定性。防腐剂必须按添加标准使用，不得任意滥用，曾经发生过的那些引起公众关注的大型食品安全问题，都是因为食品生产过程的卫生标准没有得到有效执行，或者没有按规定使用食品添加剂。对食品防腐剂进行检测，为防腐剂的作用机理、种类及浓度和在食品的生产加工过程中，由于防腐剂在种类、性质、使用范围、价格和毒性等不同的情况下，合理使用防腐剂提供了重要的信息。

Mn₂O₃中空微球材料作为一种功能材料，合成方法简单可控，所用原料低廉，产物性能优越，具有很多有趣的性能，是目前研究界的热点物质之一。它具有更高的比表面积，极具潜力应用于催化剂、分子吸附、离子交换材料等领域，能提供更多的法拉第反应活性位点，因而能显著提高电化学传感器的检测灵敏度。

目前，检测食品防腐剂的方法主要有：薄层色谱法、紫外分光法、同步荧光光谱法、分光光度法、流动注射分析法、高效液相色谱法和液相色谱-质谱联用的方法。但这些方法所需要的仪器昂贵，操作也较为繁琐。虽然分光光度法具有仪器易得，操作简便，结果准确等优点，但往往难以进行痕量检测。

电化学法具有灵敏度高、易于在线检测、与现代分析仪器兼容性好等特点，利用电化学方法来进行即时监测及检测食品防腐剂有着广泛的应用前景，受到越来越多的关注。

因此，需要提供一种操作简单，成本低，同时对食品防腐剂的检测有优异灵敏度的新型电化学传感器已经是一个急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中对食品防腐剂的检测只能借助昂贵仪器完成，且检测步骤复杂的缺陷，本发明提供了一种基于Mn₂O₃中空微球材料的新型食品防腐剂电化学传感器及其制备方法与应用，操作过程简单，成本低，同时对食品中防腐剂的检测有优异的灵敏度的电化学传感器及其在食品防腐剂检测中的应用。

本发明的目的是这样实现的：

食品防腐剂电化学传感器，包括计算机，与计算机连接的电化学工作站，以及设置在电化学工作站与计算机中间的检测电路；所述的计算机同时连接有用于固定与电化学工作站连接的食品防腐剂电化学传感器的位置仪；所述的食品防腐剂电化学传感器包括工作电极1、参比电极2、对电极3；其特征在于：所述的工作电极1为表面滴涂有电活性很高的Mn₂O₃中空微球材料修饰膜4的玻碳电极；

所述的新型食品防腐剂电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：

①Mn₂O₃中空微球材料的合成：

将0.169 g的MnSO₄·H₂O溶于70 mL二次蒸馏水中，加入7 mL无水乙醇形成均匀溶液；同时，将0.84 g的NaHCO₃溶于70 mL二次蒸馏水中，然后将这两份溶液混合，室温搅匀后静置3 h；抽滤得到的固体分别用无水乙醇和二次蒸馏水洗干净，55－65 °C真空干燥得到MnCO₃固体粉末备用；

取0.1 g上述MnCO₃固体粉末分散于20 mL二次蒸馏水中，加入5 mL 0.032 mol/L的KMnO₄溶液搅拌1~2 min后，再加入5 mL 2.4 mol/L的HCl溶液继续搅拌1 min；所得产物分别用无水乙醇和二次蒸馏水洗干净，在55－65 °C真空干燥；最后，将产物在450－550 °C箱式炉中煅烧22－26 h，即得到Mn₂O₃中空微球材料；

②Mn₂O₃中空微球材料的分散预处理：

称取步骤①中制得的Mn₂O₃中空微球材料固体粉末，加入二次蒸馏水，超声2 h得到质量浓度为2 mg/mL的分散液，所获得分散液用于滴涂修饰电极；

③玻碳电极的预处理：