孔雀石绿和丙溴磷MIP--QCM传感技术研究

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“民以食为天,食以安为先”,这句话充分体现了食品安全的重要性。随着科学技术的飞速发展,人们的生活水平逐步提高,饮食观念发生了很大的变化,已从单纯的“吃得饱”过渡到了“吃得好”,食品的安全和营养日益受到重视,食品安全已成为全球关注的焦点,我国食品中农兽药残留存在着严峻的问题,已成为食品安全控制的重要指标,因此,研究食品中微痕量农兽药残留的快速分析的方法具有重要意义。  孔雀石绿(Malachite green,MG)属于三苯甲烷类染料,由于其价格低廉和对水霉病的防治效果好,广泛用于水产养殖业,还用于纺织业、食品颜色剂和制陶业等工业。研究表明,孔雀石绿具有潜在的致癌,致畸和致突变等副作用,所以很多国家禁止孔雀石绿用于水产养殖,但作为一种很重要的工业原料,很难禁止其生产,导致很多水产养殖业者仍在非法使用,近年来孔雀石绿残留问题严重阻碍了中国水产动物源性食品的出口。因此建立孔雀石绿快速有效的检测方法是非常必要的。  丙溴磷,化学名为O-(4-溴-2-氯苯基)-O-乙基-S-丙基磷酸酯,是一种普遍使用的有机磷农药,在现代农业生产中,有机磷农药在控制有害微生物和昆虫方面具起着重要的作用,世界上每年都会使用大量的有机磷农药,在地表水,土壤,地下水和食品中都能发现有机磷农药残留,由于其对人和动物都有一定的毒性,有机磷农药残留给食品安全带来严重的问题,因此我们需要建立具有高选择性和灵敏度的方法检测环境中的有机磷农药残留。  分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers,MIPs)是基于抗原-抗体反应原理而采用化学方法合成的有机高分子高聚物,通常也被称作是“人工抗体”。MIPs对目标分子的特异性识别是通过对模板分子的“记忆”效应达到的,由于MIPs的选择性好、化学性能稳定,目前已经被广泛应用于固相萃取、手性物质分离、仿生传感器检测等领域。  压电石英晶体也称石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM),是一个操作简单、携带方便、灵敏度高和成本低的质量传感器,已被广泛应用于食品安全检测、环境监测和兽药诊断中。例如,QCM生物传感器已被应用于检测蛋白质,核酸,病毒,小分子药物和农药等,然而,生物分子如抗体和核酸易失活,制备工艺复杂,这些限制促进了模仿生物分子识别性能的选择性受体物质的研究和开发,而且该受体应具有良好的稳定性,选择性和分析灵敏度。由于MIPs符合仿生识别受体的条件,正成为发展人工受体研究的热点。  本研究采用沉淀聚合的方法合成了孔雀石绿分子印迹聚合物(MG-MIPs)微球,用扫描电镜对合成的微球进行了表征,微球形状规则且粒径均一,大小约为300nm。采用平衡吸附实验对MG-MIPs微球的吸附特性进行了表征,结果表明MG-MIPs微球具有较好的吸附特性。将该微球固定于QCM传感器电极表面,构建了MG-MIPsQCM传感器。用该传感器检测孔雀石绿溶液,传感器表现了较为良好的响应性和选择性。  本研究采用原位自组装的方法,构建用于农药丙溴磷检测的MIPs-QCM传感器,利用环境扫面电子显微镜对膜的表面形貌进行了表征,通过交流阻抗和循环伏安法测试了膜的性能,并评价了膜的选择和再生性能,经过对QCM传感器的工作条件优化,建立了对自来水中丙溴磷检测的传感方法,结果成功构建了用于农药丙溴磷检测的MIPs-QCM传感器,并对丙溴磷进行检测,在10-8~10-5 mg/mL范围内,传感器响应方程为y(Hz)=5 log x(mg/mL)+42.5,R=0.9960;在10-5~10-3 mg/mL范围内,传感器响应方程为y(Hz)=25.86 log x(mg/mL)+146,R=0.9959。对QCM传感器的检测条件进行了优化,结果证明在pH6.1条件下传感器的响应最好。用该传感器检测自来水中的丙溴磷,结果得到的回收率在94.87%和97.43%之间,重复三次相对标准偏差在5.21%和7.78%之间,最低检出限为2.0×10-7 mg/mL(S/N=3)。本研究中,还与传统的物理包埋膜的方法进行对比,结果证明本研究制各的分子印迹膜具有较高的灵敏度和再生性。
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