无酶检测葡萄糖含量的方法

摘要

本发明提供了五氧化二钒在检测葡萄糖含量中的用途、检测葡萄糖含量的方法。该五氧化二钒可以用于检测葡萄糖，其检测方法包括：将五氧化二钒和待测样品混合，并使五氧化二钒催化葡萄糖进行分解反应，得到过氧化氢；向分解反应得到的反应液中加入显色剂，并使五氧化二钒催化过氧化氢与显色剂反应，得到有色反应液；根据有色反应液的颜色，确定待测样品中葡萄糖的含量。该五氧化二钒在用于检测葡萄糖时，简单、方便，容易实现，易于工业化生产，成本较低、稳定性强、检测范围宽、灵敏度高。

权利要求

1.一种无酶检测葡萄糖含量的方法，其特征在于，包括：将五氧化二钒和待测样品混合，并使所述五氧化二钒催化葡萄糖进行分解反应，得到过氧化氢，其中，所述五氧化二钒以五氧化二钒纳米带的形式提供，所述分解反应为在不存在葡萄糖氧化酶的条件下，使所述五氧化二钒催化所述待测样品中的葡萄糖分解；

向所述分解反应得到的反应液中加入显色剂，并使所述五氧化二钒催化所述过氧化氢与所述显色剂反应，得到有色反应液；

根据所述有色反应液的颜色，确定所述待测样品中葡萄糖的含量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述五氧化二钒纳米带满足以下条件的至少之一：

宽度为200nm～400nm；

晶格间距为0.36nm～0.56nm；

(110)晶面和(200)晶面之间的夹角为74.6°。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述五氧化二钒纳米带是通过以下方法制备的：

将还原型钒源与氧化剂混合，得到第一混合物；

调节所述第一混合物的pH值为1～7，得到第二混合物；

在150℃～200℃的条件下，使所述第二混合物在密闭反应器中反应20～30小时，以便得到所述五氧化二钒纳米带。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述还原型钒源包括硫酸氧钒；所述氧化剂包括溴酸钾。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硫酸氧钒与所述溴酸钾的质量比为(1～10)：1。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，满足以下条件的至少之一：所述显色剂包括3，3’，5，5’-四甲基联苯胺；

所述待测样品为液体样品；

所述分解反应和所述过氧化氢与所述显色剂的反应的反应温度分别为37℃～50℃；

所述分解反应和所述过氧化氢与所述显色剂的反应的pH分别为3.5～4.0；

在所述五氧化二钒和所述待测样品的混合液中，所述五氧化二钒的质量浓度大于0且小于或等于100μg/mL；

所述分解反应的反应时间为10min～40min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述有色反应液的颜色，确定所述待测样品中葡萄糖的含量包括：测定所述有色反应液的吸光度值，并将所述吸光度值代入标准曲线的方程，计算得到所述待测样品中葡萄糖的含量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下条件的至少之一：所述标准曲线的相关系数大于0.98；

所述标准曲线的线性范围为0.001mM～1mM；

检出限不高于0.33μM。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：配制一系列不同浓度的葡萄糖标准溶液；

将所述五氧化二钒分别与一系列不同浓度的所述葡萄糖标准溶液混合，并分别使所述五氧化二钒催化一系列不同浓度的所述葡萄糖标准溶液中的葡萄糖进行分解反应，得到所述过氧化氢；

向所述分解反应得到的反应液中分别加入显色剂，并使所述五氧化二钒催化所述过氧化氢与所述显色剂反应，得到一系列所述有色反应液；

分别测定一系列所述有色反应液的吸光度值A；

计算一系列lgC的值，其中，C为一系列不同浓度的所述葡萄糖标准溶液的摩尔浓度；

根据所述吸光度值A和所述lgC的值，确定标准曲线方程；

测定所述待测样品的有色反应液的吸光度值，并将所述待测样品的有色反应液的吸光度值代入所述标准曲线的方程，计算得到所述待测样品中葡萄糖的含量。

说明书

无酶检测葡萄糖含量的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及分析化学技术领域，具体地，涉及无酶检测葡萄糖含量的方法。

背景技术

[0002] 目前检测葡萄糖对于人体的血糖控制有着重要的临床意义，但在相关技术中，检测葡萄糖的方法的线性范围仍然较窄，且稳定性不好，灵敏度较低，准确度较差，检测方法
繁琐，无法实现快速实时检测。

发明内容

[0003] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于检测葡萄糖含量的五氧化二钒。

[0004] 在本发明的一个方面，本发明提供了五氧化二钒在检测葡萄糖含量中的用途。根据本发明的实施例，发明人发现，该五氧化二钒在用于检测葡萄糖时，简单、方便，容易实
现，易于工业化生产，成本较低、稳定性强、检测范围宽、灵敏度高。

[0005] 根据本发明的实施例，所述五氧化二钒以五氧化二钒纳米带的形式提供。

[0006] 根据本发明的实施例，所述五氧化二钒纳米带满足以下条件的至少之一：宽度为200nm～400nm，晶格间距为0.36nm～0.56nm；(110)晶面和(200)晶面之间的夹角为74.6°。

[0007] 根据本发明的实施例，所述五氧化二钒纳米带是通过以下方法制备的：将还原型钒源与氧化剂混合，得到第一混合物；调节所述第一混合物的pH值为1～7，得到第二混合
物；在150℃～200℃的条件下，使所述第二混合物在密闭反应器中反应20～30小时，以便得
到所述五氧化二钒纳米带。

[0008] 根据本发明的实施例，所述还原型钒源包括硫酸氧钒；所述氧化剂包括溴酸钾。

[0009] 根据本发明的实施例，所述硫酸氧钒与所述溴酸钾的质量比为(1～10)：1。

[0010] 在本发明的另一个方面，本发明提供了一种检测葡萄糖含量的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将五氧化二钒和待测样品混合，并使所述五氧化二钒催化葡萄糖进
行分解反应，得到过氧化氢；向所述分解反应得到的反应液中加入显色剂，并使所述五氧化
二钒催化所述过氧化氢与所述显色剂反应，得到有色反应液；根据所述有色反应液的颜色，
确定所述待测样品中葡萄糖的含量。发明人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，易于工
业化生产，成本较低、稳定性强、检测范围宽、灵敏度高。

[0011] 根据本发明的实施例，在不存在葡萄糖氧化酶的条件下，使所述五氧化二钒催化所述待测样品中的葡萄糖分解。

[0012] 根据本发明的实施例，该方法满足以下条件的至少之一：所述显色剂包括3，3’，5，5’-四甲基联苯胺；所述待测样品为液体样品；所述分解反应和所述过氧化氢与所述显色剂
的反应的反应温度分别为37℃～50℃；所述分解反应和所述过氧化氢与所述显色剂的反应
的pH分别为3.5～4.0；在所述五氧化二钒和所述待测样品的混合液中；所述五氧化二钒的
质量浓度大于0且小于或等于100μg/mL；所述分解反应的反应时间为10min～40min。

[0013] 根据本发明的实施例，所述根据所述有色反应液的颜色，确定所述待测样品中葡萄糖的含量包括：测定所述有色反应液的吸光度值，并将所述吸光度值代入标准曲线的方
程，计算得到所述待测样品中葡萄糖的含量。

[0014] 根据本发明的实施例，该方法满足以下条件的至少之一：所述标准曲线的相关系数大于0.98；所述标准曲线的线性范围为0.001mM～1mM；检出限不高于0.33μM。

[0015] 根据本发明的实施例，该方法包括：配制一系列不同浓度的葡萄糖标准溶液；将所述五氧化二钒分别与一系列不同浓度的所述葡萄糖标准溶液混合，并分别使所述五氧化二
钒催化一系列不同浓度的所述葡萄糖标准溶液中的葡萄糖进行分解反应，得到所述过氧化
氢；向所述分解反应得到的反应液中分别加入显色剂，并使所述五氧化二钒催化所述过氧
化氢与所述显色剂反应，得到一系列所述有色反应液；分别测定一系列所述有色反应液的
吸光度值A；计算一系列lgC的值，其中，C为一系列不同浓度的所述葡萄糖标准溶液的摩尔
浓度；根据所述吸光度值A和所述lgC的值，确定标准曲线方程；测定所述待测样品的有色反
应液的吸光度值，并将所述待测样品的有色反应液的吸光度值代入所述标准曲线的方程，
计算得到所述待测样品中葡萄糖的含量。

附图说明

[0016] 图1显示了本发明一个实施例的制备五氧化二钒纳米带的方法的流程示意图。

[0017] 图2显示了本发明一个实施例的检测葡萄糖含量的方法的流程示意图。

[0018] 图3显示了本发明实施例1中制备所得的V2O5纳米带的表征图((A)为V2O5纳米带的低倍下的扫描电子显微镜(SEM)图；(B)为V2O5纳米带的高倍下的SEM；(C)为V2O5纳米带的透
射电子显微镜(TEM)图；(D)为V2O5纳米带的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)，(D)图的插图为
V2O5纳米带选区电子衍射(SAED)图；(E)为V2O5纳米带的元素分布(Mapping)图；(F)为V2O5纳
米带的EDS光谱图)。

[0019] 图4显示了本发明实施例2中V2O5纳米带催化各种底物的氧化的紫外吸收光谱图：(A)TMB(3，3′，5，5′-四甲基联苯胺)-H2O2(B)OPD-H2O2(1，2-二氨基苯)(C)DA-H2O2(多巴胺)
和(D)NADH-H2O2(还原态的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)；(E)和(F)为V2O5纳米带的类葡萄糖氧
化酶活性的级联催化反应的吸收曲线。DA，OPD，NADH，TMB，H2O2和V2O5纳米带的浓度分别为
10mM，10mM，10mM，3mM，10mM和100μg/mL(图4(A)(B)(C)(D)(F)中的插图为不同比色反应体
系的照片)。

[0020] 图5显示了本发明实施例3中V2O5纳米带检测葡萄糖的工艺条件优化(温度(A)图和pH(B)图值对V2O5纳米带的类葡萄糖氧化酶和类过氧化物酶催化活性的影响；(C)为不同
V2O5纳米带浓度随着时间变化的吸光度值。时间间隔为60s；(D)为水浴孵育时间对V2O5纳米
带催化活性的影响(上图：不同水孵育浴时间的照片，图中数字为不同水孵育浴的时间，单
位为分钟；误差棒表示三次测量的标准偏差)。

[0021] 图6显示了本发明实施例4加入不同浓度葡萄糖的紫外可见吸收光谱图((a)图所示为在652nm处的紫外吸收光谱图，分别加入了葡萄糖溶液浓度为0.001mM、0.005mM、
0.01mM、0.02mM、0.05mM、0.1mM、0.25mM、0.5mM、1mM、2mM、2.5mM和5mM的吸收光度值；(a)图
中的紫外吸收曲线自下至上分别对应葡萄糖浓度为0.001mM、0.005mM、0.01mM、0.02mM、
0.05mM、0.1mM、0.25mM、0.5mM、1mM、2mM、2.5mM和5mM；(b)图为检测葡萄糖的标准曲线图，其
中，插图为吸光度值与lgC的线性关系图，其中，C为葡萄糖浓度，A为吸光度值，R为相关系
数)。

具体实施方式

[0022] 下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文
献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均
为可以通过市购获得的常规产品。

[0023] 在本发明的一个方面，本发明提供了五氧化二钒(即V2O5)在检测葡萄糖含量中的用途。根据本发明的实施例，发明人发现，该五氧化二钒在用于检测葡萄糖时，简单、方便，
容易实现，易于工业化生产，成本较低、稳定性强、检测范围宽、灵敏度高。

[0024] 根据本发明的实施例，进一步地，发明人对所述五氧化二钒进行了深入的研究后发现，当该五氧化二钒以五氧化二钒纳米带(V2O5纳米带)的形式提供时，其用于检测葡萄糖
的稳定性更强、检测范围更宽，且灵敏度更高。

[0025] 根据本发明的实施例，发明人经过对前面所述的V2O5纳米带进行了深入的考察和大量实验验证后发现，前面所述的V2O5纳米带具有类葡萄糖氧化酶和类过氧化氢酶两种类
酶性质，并利用该V2O5纳米带模拟酶的性质，通过一个级联反应，在葡萄糖存在下，使该V2O5
纳米带催化氧化葡萄糖变成葡萄糖酮酸和过氧化氢(H2O2)，然后再催化H2O2与显色剂反应，
得到有色反应液。在本发明的一些实施例中，所述显色剂可以是3，3′，5，5′-四甲基联苯胺
(TMB)从而得到的有色反应液为氧化型的3，3′，5，5′-四甲基联苯胺(oxTMB)，该有色反应液
呈现明显的蓝色，其在波长为652nm处有很强的可见光吸收。而且葡萄糖的浓度不同，在波
长为652nm处的吸光度值不同，基于此可以实现用该V2O5纳米带检测葡萄糖，且简单、方便，
容易实现，易于工业化生产，成本较低、稳定性强、检测范围宽、灵敏度高，并实现了对葡萄
糖的无酶一步检测。

[0026] 根据本发明的实施例，所述五氧化二钒纳米带的宽度可以为200nm～400nm。在本发明的一些实施例中，所述五氧化二钒纳米带的宽度可以具体为200nm、300nm或者400nm
等。由此，前面所述的级联反应的效率较高，反应进行的程度高，因此使得利用该V2O5纳米带
检测葡萄糖，稳定性更强、检测范围更宽、灵敏度更高，并进一步实现了对葡萄糖的无酶一
步检测。

[0027] 根据本发明的实施例，所述五氧化二钒纳米带中的晶格间距可以是0.36nm～0.56nm。在本发明的一些实施例中，晶格间距为0.36nm和晶格间距为0.56nm分别对应(110)
晶面和(200)晶面，发明人经过实验验证后发现，(110)晶面和(200)晶面之间的夹角为
74.6°的五氧化二钒纳米带，可以使得前面所述的级联反应的效率更高，反应进行的程度更
高，因此使得利用该V2O5纳米带检测葡萄糖，稳定性进一步增强、检测范围进一步变宽、灵敏
度进一步提高，并进一步实现了对葡萄糖的无酶一步检测，检测结果准确。

[0028] 根据本发明的实施例，参照图1，所述五氧化二钒纳米带是通过以下方法制备的：

[0029] S10：将还原型钒源与氧化剂混合，得到第一混合物。

[0030] 根据本发明的实施例，所述还原型钒源包括硫酸氧钒。由此，材料来源广泛、易得，且成本较低，利于后续反应，且制备所得的五氧化二钒纳米带的级联反应的效率更高，反应
进行的程度更高，因此使得利用该V2O5纳米带检测葡萄糖，稳定性进一步增强、检测范围进
一步变宽、灵敏度进一步提高，并进一步实现了对葡萄糖的无酶一步检测，检测结果准确。

[0031] 根据本发明的实施例，硫酸氧钒可以以粉末的形式添加，其质量可以为0.5g～1.0g。在本发明的一些实施例中，可以具体为0.5g、0.6g、0.7g、0.8g、0.9g或者1.0g等。由
此，操作简单、方便，容易实现，易于生产。

[0032] 根据本发明的实施例，所述氧化剂包括溴酸钾。由此，材料来源广泛、易得，且成本较低，利于后续反应，且制备所得的五氧化二钒纳米带的级联反应的效率更高，反应进行的
程度更高，因此使得利用该V2O5纳米带检测葡萄糖，稳定性进一步增强、检测范围进一步变
宽、灵敏度进一步提高，并进一步实现了对葡萄糖的无酶一步检测，检测结果准确。

[0033] 根据本发明的实施例，溴酸钾质量可以为0.1g～0.5g。在本发明的一些实施例中，可以具体为0.1g、0.2g、0.3g、0.4g或者0.5g等。由此，操作简单、方便，容易实现，易于生产。

[0034] 根据本发明的实施例，进一步地，发明人发现，所述硫酸氧钒与所述溴酸钾的质量比为(1～10)：1可以使得制备五氧化二钒纳米带反应的产率更高，且工艺简单、方便，容易
实现，易于产业化。另外，上述比例的所述硫酸氧钒与所述溴酸钾的配比较佳，制备所得的
五氧化二钒纳米带的级联反应的效率更高，反应进行的程度更高，因此使得利用该V2O5纳米
带检测葡萄糖，稳定性进一步增强、检测范围进一步变宽、灵敏度进一步提高，并进一步实
现了对葡萄糖的无酶一步检测，检测结果准确。

[0035] 根据本发明的实施例，在混合时可以进行搅拌，搅拌时间可以为30min～60min。在本发明的一些实施例中，搅拌时间可以是30min、40min、50min、60min。由此，操作简单、方
便，容易实现，易于生产。

[0036] 根据本发明的实施例，加入溶剂的体积可以根据需要进行灵活选择，在此不再过多赘述。

[0037] 在本发明的一些实施例中，将还原型钒源与氧化剂混合，得到第一混合物的步骤可以具体为将硫酸氧钒(VOSO4·xH2O)粉末倒入盛有的二次水的烧杯中，搅拌后可得浅蓝色
的均匀溶液，然后再往烧杯中加入溴酸钾(KBrO3)，再持续搅拌，混合溶液的颜色由浅蓝色
变为绿色，最后变为黄褐色。在上述反应中，浅蓝色是硫酸氧钒即(VO)2+的颜色；加入溴酸钾
(强氧化性)后，把浅蓝色的(VO)2+中的+4价钒氧化为+5价钒的(VO2)+(浅黄色)；但呈现绿色
是前述(VO)2+和(VO2)+的混合色；最后，随着(VO2)+的不断生成，溶液变成了黄褐色。

[0038] S20：调节所述第一混合物的pH值为1～7，得到第二混合物。

[0039] 根据本发明的实施例，pH为1～7是通过向所述第一混合物中加入氢氧化钠、氢氧化钾或者氢氧化锂等碱金属氢氧化物实现的。由此，材料来源广泛、易得，且成本较低，工艺
简单、方便，容易实现，易于产业化；另外，此处调节所述第一混合物的pH值为1～7，利于后
续将制备所得的五氧化二钒纳米带应用于检测葡萄糖的方法中。

[0040] S30：在150℃～200℃的条件下，使所述第二混合物在密闭反应器中反应20～30小时，以便得到所述五氧化二钒纳米带。

[0041] 根据本发明的实施例，使所述第二混合物在密闭反应器中反应的温度为150℃～200℃。在本发明的一些实施例中，前述温度可以为150℃、160℃、170℃、180℃或者200℃
等。由此，反应温度适中，可以使前述反应的反应程度尽可能向正反应方向进行，副反应较
少，且反应条件相对较为温和，安全无污染，操作简单、方便，容易实现，且易于工业化生产，
利于后续将制备所得的五氧化二钒纳米带应用于检测葡萄糖的方法中。

[0042] 根据本发明的实施例，前述反应的反应时间可以是20～30小时。在本发明的一些实施例中，所述反应时间可以是20小时、24小时、26小时或者30小时等。由此，反应可以进行
的较为完全，产率较高，且反应时间适中，易于工业化生产，生产效率较高。

[0043] 在本发明的另一个方面，本发明提供了一种检测葡萄糖含量的方法。根据本发明的实施例，参照图2，该方法包括以下步骤：

[0044] S100：将五氧化二钒和待测样品混合，并使所述五氧化二钒催化葡萄糖进行分解反应，得到过氧化氢。

[0045] 根据本发明的实施例，待测样品为液体样品。由此，工艺简单、方便。

[0046] 根据本发明的实施例，在不存在葡萄糖氧化酶的条件下，使所述五氧化二钒催化所述待测样品中的葡萄糖分解。由此，无需葡萄糖氧化酶，实现真正的无酶检测。

[0047] 根据本发明的实施例，发明人经过研究后发现，在所述分解反应的温度为37℃～50℃时，五氧化二钒的催化活性较高。在本发明的一些实施例中，所述温度可以是37℃、38
℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃等。由此，该五氧化二钒在用于检测葡萄糖时，简单、
方便，容易实现，易于工业化生产，成本较低、稳定性强、检测范围宽、灵敏度高。

[0048] 根据本发明的实施例，发明人经过研究后发现，在所述分解反应的pH为3.5～4.0时，五氧化二钒的催化活性较高。在本发明的一些实施例中，所述温度可以是3.5、3.6、3.7、
3.8、3.9、4.0等。由此，该五氧化二钒在用于检测葡萄糖时，简单、方便，容易实现，易于工业
化生产，成本较低、稳定性强、检测范围宽、灵敏度高。

[0049] 根据本发明的实施例，发明人经过大量实验验证后发现，所述五氧化二钒和所述待测样品的混合液中，所述五氧化二钒的质量浓度大于0且小于或等于100μg/mL时，具体
地，可以是1μg/mL、2μg/mL、5μg/mL、10μg/mL、20μg/mL、50μg/mL、100μg/mL等，前面所述的五
氧化二钒催化的级联反应的效率较高，反应进行的程度高，因此使得利用该V2O5纳米带检测
葡萄糖，稳定性更强、检测范围更宽、灵敏度更高，并进一步实现了对葡萄糖的无酶一步检
测。

[0050] 根据本发明的实施例，所述分解反应的反应时间为10min～40min。在本发明的一些实施例中，所述分解反应的反应时间可以具体为10min、20min、30min、40min。由此，可以
使得前面所述的五氧化二钒催化的级联反应的效率较高，反应进行的程度高，因此使得利
用该V2O5纳米带检测葡萄糖，稳定性更强、检测范围更宽、灵敏度更高，并进一步实现了对葡
萄糖的无酶一步检测。

[0051] S200：向所述分解反应得到的反应液中加入显色剂，并使所述五氧化二钒催化所述过氧化氢与所述显色剂反应，得到有色反应液。

[0052] 根据本发明的实施例，所述显色剂包括3，3’，5，5’-四甲基联苯胺。由此，材料来源广泛，易得，成本较低，且使得上述反应灵敏度高。

[0053] 根据本发明的实施例，所述TMB溶液可以是按照包括如下步骤的方法制备而得的：将3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(C16H20N2)粉末溶于二甲亚砜(DMSO)溶剂中，直到完全溶解(a溶
液)；将柠檬酸(C6H8O7·H2O)颗粒溶于二次水中，直到完全溶解(b溶液)；将a溶液稀释，然后
再把b溶液全部加进去，继续滴加二次水，即可得到TMB溶液。具体的，上述溶液的制备步骤
中，混合的温度为常温；混合的时间为10-20min；所述3，3′，5，5′-四甲基联苯胺(C16H20N2)粉
末的质量为0.01-0.06g；所述柠檬酸(C6H8O7·H2O)颗粒的质量为0.01-0.05g；所述混合时
间为5-10min；所述水具体为二次水；所述混合温度为常温。所述TMB(3，3′，5，5′-四甲基联
苯胺)溶液的体积为0.5-5mL；上述溶液，TMB溶液为1.0-12mM；上述溶液的混合时间为5-
30min；所述混合步骤中，温度为常温。由此，操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产。

[0054] 根据本发明的实施例，发明人经过研究后发现，使所述五氧化二钒催化所述过氧化氢与所述显色剂反应的温度为37℃～50℃时，五氧化二钒的催化活性较高。在本发明的
一些实施例中，所述温度可以是37℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃等。由此，该
五氧化二钒在用于检测葡萄糖时，简单、方便，容易实现，易于工业化生产，成本较低、稳定
性强、检测范围宽、灵敏度高。

[0055] 根据本发明的实施例，发明人经过研究后发现，使所述五氧化二钒催化所述过氧化氢与所述显色剂反应的pH为3.5～4.0时，五氧化二钒的催化活性较高。在本发明的一些
实施例中，所述温度可以是3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0等。由此，该五氧化二钒在用于检测
葡萄糖时，简单、方便，容易实现，易于工业化生产，成本较低、稳定性强、检测范围宽、灵敏
度高。

[0056] S300：根据所述有色反应液的颜色，确定所述待测样品中葡萄糖的含量。

[0057] 根据本发明的实施例，上述步骤可以具体为测定所述有色反应液的吸光度值，并将所述吸光度值代入标准曲线方程，计算得到所述待测样品中葡萄糖的含量。由此，操作简
单、方便，容易实现，易于工业化生产。

[0058] 根据本发明的实施例，所述标准曲线的相关系数大于0.98。在本发明的一些实施例中，所述所述标准曲线的相关系数可以为0.988；所述标准曲线的线性范围为0.001mM～
1mM；检出限不高于0.33μM。由此，可以实现用该V2O5纳米带检测葡萄糖，且简单、方便，容易
实现，易于工业化生产，成本较低、稳定性强、检测范围宽、灵敏度高，并实现了对葡萄糖的
无酶一步检测。

[0059] 在本发明一个具体的实施例中，该方法包括：配制一系列不同浓度的葡萄糖标准溶液；将所述五氧化二钒分别与一系列不同浓度的所述葡萄糖标准溶液混合，并分别使所
述五氧化二钒催化一系列不同浓度的所述葡萄糖标准溶液中的葡萄糖进行分解反应，得到
所述过氧化氢；向所述分解反应得到的反应液中分别加入显色剂，并使所述五氧化二钒催
化所述过氧化氢与所述显色剂反应，得到一系列所述有色反应液；分别测定一系列所述有
色反应液的吸光度值A；计算一系列lgC的值，其中，C为一系列不同浓度的所述葡萄糖标准
溶液的摩尔浓度；根据所述吸光度值A和所述lgC的值，确定标准曲线方程；测定所述待测样
品的有色反应液的吸光度值，并将所述待测样品的有色反应液的吸光度值代入所述标准曲
线方程，计算得到所述待测样品中葡萄糖的含量。

[0060] 下面详细描述本发明的实施例。需要说明的是，下述实施例中的试剂来源为：硫酸氧钒(VOSO4·xH2O)；溴酸钾(KBrO3)；过氧化氢(H2O2)；葡萄糖(葡萄糖)；辣根过氧化物酶
(HRP)；氢氧化钠(NaOH)；盐酸(HCl)；柠檬酸(C6H8O7·H2O)；3，3′，5，5′-四甲基联苯胺
(TMB)；多巴胺(DA)；烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)；1，2-二氨基苯(OPD)；二甲基亚砜
((CH3)2SO)，所有试剂均为分析纯，溶剂均为二次水。

[0061] 实施例1

[0062] 五氧化二钒纳米带和显色剂的制备：

[0063] 首先，将硫酸氧钒(VOSO4·xH2O)粉末倒入盛有的二次水的烧杯中，搅拌后可的浅蓝色的均匀溶液，然后，再往烧杯中加入溴酸钾(KBrO3)，再持续搅拌；然后，把用氢氧化钠
(NaOH)颗粒调节混合溶液的pH，搅拌后，把得到的混合溶液倒入20mL的高压反应釜中，放到
烘箱里加热；待室温冷却后，把反应釜的上清液倒掉，取出粉末，用无水乙醇和二次水，反复
冲洗六次，放到烘箱里干燥，即可得到V2O5纳米带。

[0064] 参照图3，对V2O5纳米带进行表征：(A)为V2O5纳米带的低倍下的扫描电子显微镜(SEM)图；(B)为V2O5纳米带的高倍下的SEM；从上述图中可得，制备得到的V2O5纳米带宽度为
200nm～400nm；在图3(C)图所示的透射电子显微镜(TEM)图可得纳米带的平均宽度为
300nm；(D)图为V2O5纳米带的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和选择性区域电子衍射
(SAED)。结果表明，在V2O5纳米带中的晶格间距为0.56nm和0.36nm，并分别对应(200)和
(110)面，两个平面之间的角度为74.6°；(E)和(F)为V2O5纳米带的元素分布(Mapping)图和
EDS光谱，这两个图的结果表明V2O5纳米带主要含有V和O两种元素。

[0065] 然后，将TMB粉末置于5mL的离心管中，然后加入DMSO使其完全溶解得到a溶液；然后，将柠檬酸颗粒置于5mL的离心管中，加入二次水使其全部溶解得到b溶液；然后把a溶液
用二次水稀释，再加入柠檬酸溶液，然后继续加二次水至合适的体积，最后即可得到一定浓
度的TMB溶液。

[0066] 检测葡萄糖含量的方法：

[0067] 将上述制得的V2O5纳米带粉末，取适量放入盛有50mL二次水的烧杯中，搅拌，超声，使其在二次水中分散均匀，即可得到V2O5纳米带的悬浊液，以备接下来使用。

[0068] 利用前述所得的溶液对葡萄糖进行定量检测，具体步骤如下：

[0069] 在上述制得的V2O5纳米带悬浊液中取出1mL，然后取1mL的葡萄糖溶液，混合均匀后，在水浴中孵育一段时间(即发生本发明中所述的分解反应)，然后在上述混合溶液中加
入1mL的TMB溶液，摇均后，取1.5mL的溶液于比色皿中，利用紫外可见分光光度计检测其紫
外吸收强度，记为A0。

[0070] 检测完成后，向所得溶液中加入不同浓度的葡萄糖，摇匀后静置1min，取上清液倒入比色皿中用紫外可见分光光度计检测其紫外吸收强度，记为A。得到不同浓度葡萄糖下的
紫外吸收强度，以此绘制紫外吸收强度与葡萄糖浓度对数的线性关系。

[0071] 实施例2

[0072] 保持实施例1中的步骤不变，固定V2O5纳米带悬浊液的浓度，TMB溶液的浓度和加入的体积。

[0073] 然后对该V2O5纳米带的类葡萄糖氧化酶和类过氧化氢酶双重类酶性质进行了研究。为了测试V2O5纳米带的催化活性，首先研究了V2O5纳米带在TMB-H2O2体系中的类过氧化
物酶活性。如图4(A)所示，显示了V2O5纳米带(a)和TMB(b)没有明显的吸收峰，而TMB-H2O2
(c)在652nm处显示弱峰，其归属于少量的TMB被氧化为oxTMB。然而，当将V2O5纳米带加到
TMB-H2O2体系中时，652nm处的吸收峰值大大增加(d)。与对照实验相比，结果表明V2O5纳米
带催化TMB和H2O2反应。同时，如图4(B)所示，当V2O5纳米带引入OPD-H2O2系统时，反应物OPD
会被氧化为吩嗪-2,3-二胺，在420nm处的吸收带显着增加(d)，而图中曲线a、b、c并没有明
显的吸收峰。结果表明，V2O5纳米带催化OPD和H2O2的反应。为了进一步研究V2O5纳米带的类
过氧化物酶，选择DA和NADH作为显色底物。从图4(C)中显示，与DA和DA-H2O2体系的吸收光谱
相比，DA-H2O2-V2O5纳米带在480nm处显示出明显增加的吸光度(d)，而图中曲线a、b、c并没
有明显的吸收峰这表明DA被氧化为氨基色素。结果表明，V2O5纳米带可以催化DA的氧化。如
图4(D)所示，对于NADH-H2O2系统的氧化反应，在V2O5纳米带存在下，由NADH的氧化产物NAD+
产生的340nm处的吸收峰值大大降低(d)(图4(D)中曲线a、b、c为对照实验)。上述结果表明
V2O5纳米带具有优异的类过氧化物酶催化活性。为了研究V2O5纳米带的类葡萄糖氧化酶活
性，我们还证明了V2O5纳米带在葡萄糖-TMB系统中的类葡萄糖氧化酶活性(参照图4(F)，曲
线d在652nm处显示具有吸收峰，图4(F)中曲线a、b、c为对照实验)。将含有V2O5纳米带和葡萄
糖的混合溶液在37℃下在水浴中孵育，并通过基于HRP和TMB的比色测定法测定产生的H2O2。
在比色测定H2O2之前通过离心去除V2O5纳米带(经过所述离心去除以后得到上清液)以消除
V2O5纳米带的类过氧化物酶活性对HRP的干扰。在图4(E)中，与浸出的HRP和上清液-TMB系统
的吸收光谱相比，上清液-TMB-HRP系统在652nm处显示出极大增强的吸光度(d)，表明产生
H2O2(图4(E)中曲线a、b、c为对照实验)。因此，V2O5纳米带具有类葡萄糖氧化酶的内在催化
活性，与葡萄糖氧化酶相似。V2O5纳米带显示串联模拟酶活性，即类过氧化物酶和类葡萄糖
氧化酶活性。

[0074] 实施例3

[0075] 保持实施例1中的步骤不变，固定V2O5纳米带悬浊液，TMB溶液和葡萄糖的体积不变。

[0076] 为了研究V2O5纳米带催化反应(此处的催化反应包括前面所述的分解反应和过氧化氢与显色剂的反应)条件的优化，以确定V2O5纳米带在不同温度和pH下的串联酶活性，如
图5(A)和5(B)所示，V2O5纳米带的过氧化物酶样活性显示在37℃～50℃和pH为3.5～4.5时
更高。此外，V2O5纳米带的类葡萄糖氧化酶活性取决于温度和pH，类似于天然葡萄糖氧化酶。
V2O5纳米带的类葡萄糖氧化酶催化性能在37℃～50℃和pH为3.5～4.0时仍然超过80％。即
通过调节温度和pH，V2O5纳米带的活性可以同时达到最佳。在图5(C)中，随着V2O5纳米带的
剂量从0增加到100μg/mL，吸光度值的变化随时间逐渐增强，这意味着表观反应速率取决于
V2O5纳米带和V2O5纳米带的串联酶活性。如图5(D)所示，孵育时间(即前面所述的分解反应
的时间)对TMB-葡萄糖-V2O5纳米带系统的吸光度强度具有显着影响。在综合考虑下，选择37
℃，pH为4.0，100μg/mL(V2O5纳米带)和孵育时间(即前面所述的分解反应的时间)为40min进
行后续实验。

[0077] 实施例4

[0078] 保持实施例1中的步骤不变，固定优化后的V2O5纳米带悬浊液的浓度，TMB溶液的浓度和加入的体积。且与葡萄糖混合时按体积比1：1，利用紫外分光光度计来定量检测葡萄糖
(检测时，溶液的体积比为1：1)。

[0079] 基于V2O5纳米带的串联纳米酶性质，建立了用于检测葡萄糖的简单且灵敏的非酶比色方法，其中在不存在天然葡萄糖氧化酶的情况下，对葡萄糖检测(即，TMB氧化)。在上面
实施例3中选择的最佳条件下，将不同浓度的葡萄糖引入TMB-V2O5纳米带反应系统中以进行
紫外-可见光谱测量，如图6(a)所示。图6(b)显示了反应系统随着葡萄糖浓度增加紫外紫光
度值也随之增加，并且吸光度值与葡萄糖浓度之间的关系(图6(b)的插图)显示出0.001mM-
1mM的良好线性关系，标准曲线的方程为A＝0.25lgC+0.76(R2＝0.988，C为葡萄糖的浓度)，
检出限LOD为0.33μM。

[0080] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第
一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，
“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0081] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0082] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。