[发明专利]基于电化学葡萄糖传感器的淀粉体外快速消化检测仪及其制备方法和应用

说明书

基于电化学葡萄糖传感器的淀粉体外快速消化检测仪及其制备方法和应用，属于电化学传感器技术领域。本发明包括含有酶制剂的恒温消化反应容器和表面修饰LDHs/MXene玻碳电极的电化学葡萄糖传感器的淀粉体外快速消化检测仪。制备方法为：以氧化石墨烯为载体，将α‑淀粉酶和葡萄糖淀粉酶按比例进行固定化，把固定化的酶加到恒温消化反应容器中，建立反应体系，并将LDHs/MXene和Nafion的混合溶液滴加到玻碳电极表面，得到淀粉体外快速消化检测仪。本发明具体应用于检测淀粉体外消化率。本发明所述淀粉体外消化速率检测仪制备方法简单、成本低廉、制作快速，并且检测仪检测精度高、效率高、稳定性高、抗干扰性好，可以实现对淀粉体外消化率高效检测。

技术领域

本发明涉及一种基于电化学葡萄糖传感器的淀粉体外快速消化检测仪及其制备方法和应用，属于电化学传感器技术领域。

背景技术

在发展中国家和发达国家，肥胖2型糖尿病和相关慢性疾病的发生率都令人震惊地高。全世界约有19亿成年人超重或肥胖，而全世界有3.82亿人患有2型糖尿病。淀粉是主食的主要部分，也是很多加工食品的重要成分。淀粉的消化性与人体健康密切相关，其消化速度也与人体许多慢性疾病有关。研究淀粉的消化性不仅可以揭示一些与人体代谢相关的疾病，而且可以为人类的膳食营养提供指南，因此具有重要意义。近年来，电化学葡萄糖生物传感器由于其高的灵敏度、操作简便、响应快和成本低等优点而备受关注。传统的淀粉体外消化检测方法耗时长、价格昂贵且稳定性较差。相比较运用电化学的方法，所需淀粉量极低，另外运用固定化酶可以降低成本，可反复利用，表现出优异的检测限和灵敏度，可能是更为理想检测淀粉消化率方法。

石墨烯作为纳米材料中明星材料性能优良，氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物，具有高比表面积和良好的生物相容性，且表面含有丰富的官能团，是固定化酶的理想载体，其表面的羧基、羟基、羰基和环氧基可以通过结合力较弱的非共价键或共价偶联的方式将酶固定化到氧化石墨烯上。可以提高酶的稳定性，可反复利用，极易将酶与底物分开。

纳米复合材料是理想的电极修饰材料，用于葡萄糖传感器具有优异的传感性能。其中，层状双金属氢氧化物（LDHs）是一类二维纳米阴离子粘土，具有类似于阳离子粘土的特殊物理化学性能。与其他无机材料相比，LDHs具有表面积大、离子交换容量高、插层空间和电荷密度可调、生物相容性好、热稳定性和化学稳定性高等特点，是一种理想的修饰电极纳米材料。相比传统碳材料，MXene表面丰富的官能团（-OH，-O，-F）使其具有优异的亲水性能和负电荷表面，在水溶液中更容易吸附金属离子M²⁺/M³⁺，获得具有耦合的LDHs/MXene纳米复合材料。该纳米材料表现出超高的电化学传感器灵敏度、检出限和稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电化学葡萄糖传感器的淀粉体外快速消化检测仪及其制备方法和应用，其选择性好、活性高、反应速度快、线性范围宽、检测限低、储存稳定性好，并且其制备方法简单、成本低，可对淀粉的体外消化进行灵敏检测，适用于大规模生产和商业应用。

本发明的技术方案，一种基于电化学葡萄糖传感器的淀粉体外快速消化检测仪，其包括含有酶制剂的恒温消化反应容器和表面修饰LDHs/MXene玻碳电极的电化学葡萄糖传感器的淀粉体外快速消化检测仪。

所述基于电化学葡萄糖传感器的淀粉体外快速消化检测仪，包括电化学工作站；还包括工作电极、辅助电极、参比电极、恒温消化反应容器、加热式磁体搅拌装置和温度传感装置；所述恒温消化反应容器下方设有加热式磁体搅拌装置，内部设有温度传感装置；所述恒温消化反应容器内包括工作电极、辅助电极和参比电极；工作电极、辅助电极和参比电极均通过导线与电化学工作站对应连接；所述温度传感装置和加热式磁体搅拌装置均由电化学工作站进行控制。

所述电化学工作站包括信号采集系统、信号处理系统和数据分析系统；所述信号采集系统采集电流信号，通过信号处理系统和数据分析系统进行相关数据分析处理，得到淀粉消化速率。