一种葡萄糖定量检测方法及其应用

本发明涉及葡萄糖检测，具体涉及一种葡萄糖定量检测方法及其应用。

背景技术：

1、糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病，高血糖则是由胰岛素分泌缺陷和/或胰岛素生物作用受损引起，而长期存在的高血糖会导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。糖尿病患者需要严格控制饮食的含糖量以及经常检测血糖浓度以监测自身的健康状况，从而降低糖尿病及其并发症的风险。

2、因此，开发一种检测范围广、响应速度快、检测灵敏度高的葡萄糖定量检测方法具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种葡萄糖定量检测方法及其应用。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种葡萄糖定量检测方法包括以下步骤：

4、1)将氯化钾(kcl)和铁氰化钾(k3[fe(cn)6])加水溶解，得到检测介质溶液；

5、2)将由氮掺杂四面体非晶碳电极、铂电极和ag/agcl电极组成三电极体系接入检测介质溶液中，再进行循环伏安法检测得到循环伏安曲线，待循环伏安曲线稳定后再进行差分脉冲伏安法检测得到差分脉冲伏安曲线和峰值电流，再按照一定的浓度梯度往检测介质溶液中添加葡萄糖，每次添加葡萄糖后均进行循环伏安法检测和差分脉冲伏安法检测得到循环伏安曲线、差分脉冲伏安曲线和峰值电流，再根据测试得到的峰值电流进行线性拟合，得到峰值电流的对数-葡萄糖浓度关系曲线；

6、3)将待测样品加入检测介质溶液中，再进行循环伏安法检测和差分脉冲伏安法检测得到峰值电流，再根据峰值电流的对数-葡萄糖浓度关系曲线得出待测样品中的葡萄糖浓度。

7、优选地，步骤1)所述检测介质溶液中的氯化钾的浓度为0.8mol/l～1.2mol/l，铁氰化钾的浓度为0.03mol/l～0.07mol/l。

8、优选地，步骤2)所述氮掺杂四面体非晶碳电极的氮掺杂量为4at％～6at％。

9、优选地，步骤2)所述氮掺杂四面体非晶碳电极是由包括以下步骤的制备方法制成：

10、a)保护气氛中，通过磁控溅射技术利用ti靶在不锈钢基体表面沉积ti过渡层；

11、b)抽真空条件下，通过磁过滤阴极电弧技术利用石墨靶并控制负偏压为-1300v～-1100v在ti过渡层上沉积类金刚石过渡层；

12、c)氮气气氛中，通过磁过滤阴极电弧技术利用石墨靶并控制负偏压为-400v～-120v在类金刚石过渡层上沉积ta-c层，即得氮掺杂四面体非晶碳电极。

13、优选地，步骤a)所述保护气氛为氩气气氛，氩气的流速为200sccm～300sccm。

14、优选地，步骤a)所述磁控溅射的操作参数为：电源为功率2kw～4kw的直流电源，ti靶的温度为140℃～160℃，沉积时间为400s～600s。

15、优选地，步骤b)所述抽真空为抽真空至压强小于5×10-3pa。

16、优选地，步骤b)所述磁过滤阴极电弧的操作参数为：靶电流为40a～60a，沉积时间为1800s～2200s。

17、优选地，步骤c)所述氮气的流速为1sccm～50sccm。

18、优选地，步骤c)所述磁过滤阴极电弧的操作参数为：靶电流为40a～60a，沉积时间为7500s～8500s。

19、优选地，步骤2)所述按照一定的浓度梯度往检测介质溶液中添加葡萄糖的具体操作为：先往检测介质溶液中添加葡萄糖至葡萄糖的浓度为250mg/l～290mg/l后进行检测，再继续添加葡萄糖使检测介质溶液中的葡萄糖浓度增加80mg/l～100mg/l后进行检测，依此进行，每次使检测介质溶液中的葡萄糖浓度增加80mg/l～100mg/l，直至检测介质溶液中的葡萄糖浓度达到1150mg/l～1190mg/l。

20、优选地，步骤2)和步骤3)所述循环伏安法检测的参数为：扫描范围为-0.4v～1.2v，扫描速度为40mv/s～60mv/s。

21、优选地，步骤2)和步骤3)所述差分脉冲伏安法检测的参数为：扫描范围为-0.2v～0.6v，扫描速度为6mv/s～10mv/s。

22、一种如上所述的葡萄糖定量检测方法在食品葡萄糖含量检测中的应用。

23、一种如上所述的葡萄糖定量检测方法在人体血糖含量检测中的应用。

24、本发明的原理：铁氰化钾是一种具有良好的可逆性的氧化还原因子，其循环伏安曲线会出现一组氧化还原峰，而葡萄糖是强还原性糖，其会与铁氰化钾之间发生氧化还原反应，从而可以使循环伏安曲线和差分脉冲伏安曲线中的峰值电流下降，最终可以从侧面反映出葡萄糖的含量。

25、本发明的有益效果是：本发明的葡萄糖定量检测方法具有检测范围广、响应速度快、检测灵敏度高等优点，适合用于食品含糖量或是人体血糖含量的检测。

26、具体来说：

27、1)本发明中的氮掺杂四面体非晶碳电极(工作电极)在人体血糖浓度(270mg/l～1170mg/l)下具有良好的线性拟合结果；

28、2)本发明的葡萄糖定量检测方法进行实际样品检测时，每次测试仅需要10s左右，检测时间短；

29、3)本发明的葡萄糖定量检测方法的检测灵敏度可以达到90mg/l左右；

30、4)本发明的葡萄糖定量检测方法的理论检出限为100μm/l；

31、5)本发明仅使用铁氰化钾作为检测试剂，有效地降低了检测的成本。

技术特征：

1.一种葡萄糖定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的葡萄糖定量检测方法，其特征在于：步骤1)所述检测介质溶液中的氯化钾的浓度为0.8mol/l～1.2mol/l，铁氰化钾的浓度为0.03mol/l～0.07mol/l。

3.根据权利要求1所述的葡萄糖定量检测方法，其特征在于：步骤2)所述氮掺杂四面体非晶碳电极的氮掺杂量为4at％～6at％。

4.根据权利要求1或3所述的葡萄糖定量检测方法，其特征在于：步骤2)所述氮掺杂四面体非晶碳电极是由包括以下步骤的制备方法制成：

5.根据权利要求4所述的葡萄糖定量检测方法，其特征在于：步骤a)所述保护气氛为氩气气氛，氩气的流速为200sccm～300sccm；步骤a)所述磁控溅射的操作参数为：电源为功率2kw～4kw的直流电源，ti靶的温度为140℃～160℃，沉积时间为400s～600s；步骤b)所述抽真空为抽真空至压强小于5×10-3pa；步骤b)所述磁过滤阴极电弧的操作参数为：靶电流为40a～60a，沉积时间为1800s～2200s；步骤c)所述氮气的流速为1sccm～50sccm；步骤c)所述磁过滤阴极电弧的操作参数为：靶电流为40a～60a，沉积时间为7500s～8500s。

6.根据权利要求1或3所述的葡萄糖定量检测方法，其特征在于：步骤2)所述按照一定的浓度梯度往检测介质溶液中添加葡萄糖的具体操作为：先往检测介质溶液中添加葡萄糖至葡萄糖的浓度为250mg/l～290mg/l后进行检测，再继续添加葡萄糖使检测介质溶液中的葡萄糖浓度增加80mg/l～100mg/l后进行检测，依此进行，每次使检测介质溶液中的葡萄糖浓度增加80mg/l～100mg/l，直至检测介质溶液中的葡萄糖浓度达到1150mg/l～1190mg/l。

7.根据权利要求1所述的葡萄糖定量检测方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)所述循环伏安法检测的参数为：扫描范围为-0.4v～1.2v，扫描速度为40mv/s～60mv/s。

8.根据权利要求1或7所述的葡萄糖定量检测方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)所述差分脉冲伏安法检测的参数为：扫描范围为-0.2v～0.6v，扫描速度为6mv/s～10mv/s。

9.一种如权利要求1～8中任意一项所述的葡萄糖定量检测方法在食品葡萄糖含量检测中的应用。

10.一种如权利要求1～8中任意一项所述的葡萄糖定量检测方法在人体血糖含量检测中的应用。

技术总结
本发明公开了一种葡萄糖定量检测方法及其应用。本发明的葡萄糖定量检测方法包括以下步骤：1)将氯化钾和铁氰化钾加水配制成检测介质溶液；2)将由氮掺杂四面体非晶碳电极、铂电极和Ag/AgCl电极组成三电极体系接入检测介质溶液中进行检测得到峰值电流，再添加葡萄糖进行检测得到一系列的峰值电流，再根据测试得到的峰值电流进行线性拟合，得到峰值电流的对数‑葡萄糖浓度关系曲线；3)将待测样品加入检测介质溶液中，再进行检测得到峰值电流，再根据步骤2)的关系曲线得出待测样品中的葡萄糖浓度。本发明的葡萄糖定量检测方法具有检测范围广、响应速度快、检测灵敏度高等优点，适合用于食品含糖量或是人体血糖含量的检测。

技术研发人员：邱显庭,彭继华
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16