[发明专利]一种检测β-乳球蛋白的光电化学生物传感器的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种检测乳品致敏原β‑乳球蛋白的光电化学免疫传感器的制备方法，属于功能纳米材料，食品分析以及光电化学生物传感技术领域。将CdWO₄‑TiO₂异质结复合材料固定在ITO电极表面，利用CdS量子点敏化增强其对可将光的吸收，并作为连接剂固定致敏原β‑乳球蛋白抗体，有效提高光电流响应及其灵敏度，通过层层组装方法，利用CdS量子点敏化CdWO₄‑TiO₂异质结良好的光电活性以及β‑乳球蛋白与β‑乳球蛋白抗体间的特异性结合，实现β‑乳球蛋白的超灵敏检测，对于乳品中β‑乳球蛋白的分析检测应用具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种检测乳品致敏原β-乳球蛋白的光电化学免疫传感器的制备方法，属于功能纳米材料，食品分析以及光电化学生物传感技术领域。将CdWO₄-TiO₂异质结复合材料固定在ITO电极表面，利用CdS量子点敏化增强其对可将光的吸收，并作为连接剂固定致敏原β-乳球蛋白抗体，有效提高光电流响应及其灵敏度，通过层层组装方法，利用CdS量子点敏化CdWO₄-TiO₂异质结良好的光电活性以及β-乳球蛋白与β-乳球蛋白抗体间的特异性结合，实现β-乳球蛋白的超灵敏检测，对于乳品中β-乳球蛋白的分析检测应用具有重要的意义。

背景技术

牛奶过敏是最重要的过敏反应之一，牛奶也是食品中最常见的致敏原之一。牛奶过敏对儿童来说是一个严重的问题，因为牛奶是他们补充蛋白质的重要来源，严格避免使用牛奶是不可行的，代替牛奶也是不现实的。2岁以下儿童牛奶过敏患病率约为2.5 %，过敏严重者可能会持续到成年，因此，牛奶过敏越来越引起消费者的注意。牛奶中的β-乳球蛋白是牛奶中的主要过敏原之一。

β-乳球蛋白是一种由162个氨基酸残基组成的分子量约为18.3 kDa的球状蛋白，约占牛乳清蛋白含量的50 %，占牛乳总蛋白含量的10 %。β-乳球蛋白可以引起约60 %的IgE介导的牛奶过敏症状，牛奶过敏患者之中，约82 %的患者对β-乳球蛋白过敏。因此，β-乳球蛋白可作为检测食品是否含有乳蛋白的有效标志物。目前尚无食物过敏的治疗方法，因此，准确检测牛奶中β-乳球蛋白的含量对于牛奶的质量控制和预防牛奶过敏非常重要。

目前，高效液相色谱法是乳品工业中检测乳清蛋白的常用方法，液相色谱-质谱联用法由于其高分辨率和短分析时间而被用于分析乳蛋白。但是这些方法存在设备昂贵、前处理工艺复杂、需要专人操作等问题，迫切需要开发响应速度快、选择性好、灵敏度高、成本低的替代方法。光电化学免疫传感器以其选择性和敏感性好、分析速度快、背景影响小等优点在生物分析领域受到广泛关注。

对于光电化学免疫传感器来说，灵敏度是评价其性能的一个指标。提高灵敏度的方法多种多样，其中增加初始信号是最有效的方法之一。CdWO₄是一种重要的光电活性材料，由于其稳定性、合适的带隙和成本较低，但其光电活性受限于电子空穴对分离能力差、比表面积小、表面吸附能力弱。因此，有必要进一步优化CdWO₄的光电活性。在本发明中采用CdWO₄与TiO₂形成异质结，CdS量子点进行敏化，促进光生电子的分离和转移，增强其光电响应。