论文部分内容阅读
蔬菜产业是农业乃至国民经济的重要组成部分,蔬菜质量安全事关人民群众生命健康。农药残留超标问题是影响蔬菜安全的重要隐患。蔬菜上市周期短,农药残留快速检测是保障蔬菜安全的有效手段,对有效保障人民健康和推动蔬菜产业发展具有重要意义。拟除虫菊酯类农药（Pyrethroids,PYRs）是一类高效、快速的杀虫剂。它们的广泛使用很容易导致其农药残留,在人体内引起震颤综合征和过敏反应。本文以PYRs作为目标物质,以能够高效识别常用PYRs的拟除虫菊酯类农药广谱性抗体（Antibodies,Abs）作为核心识别元件,构建了1种电化学免疫传感检测方法,1种单路恒电位仪的检测核心设备,和1种基于阵列电极的四路便携式快速检测仪。实现了PYRs的快速检测,并应用于蔬菜中菊酯农药的实际样本的快速检测,检测时间在20 s,其RSD在5.33～8.31%,回收率在97.30%～102.80%,具备良好的检测性能。主要研究内容如下:（1）为实现实验室条件下PYRs的快速初筛检测,构建可应用于便携式检测仪的PYRs传感器,本研究采用一步湿化学法构建了一种新型的广谱抗体金标探针标记的电化学免疫传感器,用于蔬菜中甲氰菊酯和溴氰菊酯的快速检测。首先Abs-Au NPs@ZIF-67金标探针由PYRs抗体和信号放大元件耦合而成,然后将Abs-Au NPs@ZIF-67探针固定在还原氧化石墨烯修饰的玻碳电极表面以制备电化学免疫传感器。该方法增强了金标抗体在电极表面的均匀分散效果,提高了广谱抗体的固定化水平。在最佳实验条件下,甲氰菊酯和溴氰菊酯浓度与电化学信号表现出了良好的相关性,线性相关系数分别为0.9941和0.9874。甲氰菊酯和溴氰菊酯的检测范围分别为0.286～2.864×10~5n M和1.979～1.979×10~5n M。甲氰菊酯和溴氰菊酯的检测限分别为0.0258 n M和1.712 n M。在加标样品回收实验中,电化学免疫传感器显示出较高的回收率（93.69%～102.11%）。本研究所构建的电化学免疫传感器具有较高的选择性和稳定性。这项工作制备了一种新型金标抗体探针用于快速检测蔬菜中拟除虫检测菊酯农药,并为用于检测其他农药和小分子靶标的电化学免疫传感器的构建提供了参考思路。（2）为实现更加快速、灵敏的微量检测,本研究制备了基于三电极系统的便携式单路恒电位仪作为农药残留便携式快速检测仪的核心。该恒电位仪具备完整的三电极循环伏安电化学分析系统,采用高精密运放芯片搭建,并展现出了良好的性能。其工作电流范围在10.0～800.0μA时,本设计研发的基于三电极系统的便携式单路恒电位仪的平均相对误差较低,精度较高。七次循环稳定性测试显示,氧化峰的相对标准偏差（Rlative Sandard Deviation,RSD）为0.395,还原峰RSD为0.311,稳定性较好。各个区间的平均电流分辨率为0.01920（0.01～10.0μA）和0.01751（10.0～800.0μA）,具备良好的电流分辨率。在不同铁氰化钾底液离子浓度与单路恒电位仪的CV响应峰值之间表现出了良好的一阶线性关系。滤波前后数据方差进行对比,方差从RC滤波前的40.6597 m V~2降到了13.4722 m V~2,标准差从6.376 m V降到了3.670 m V,展现出了良好的滤波效果。由此本研究设计的基于三电极系统的便携式单路恒电位仪具备良好的工作性能,可进一步用于农药残留快速检测设备的二次开发。（3）基于前两章所述电化学免疫传感器和单路恒电位仪的研究,本项目进一步研发出基于阵列电极的四路便携式检测仪,以应用于农药残留便携式快速检测。该恒电位仪具备四路三电极循环伏安电化学分析系统,采用高精密运放LM4562芯片搭建,并展现出了良好的性能。本设计研发的基于阵列电极的四路便携式检测仪的实际检测功能参数的平均相对误差较低且精度较高。在6个增益的可用区间内实际测量拟合方程R~2最低为0.99302结果表明该仪器具备良好的基线精度。稳定性测试显示,实际测定值与理论值间的线性关系相关系数R~2为0.99552,测试表明其稳定性较好。滤波前后数据方差进行对比,方差从RC滤波前的33.7329 m V~2降到了6.7296 m V~2,标准差从5.808 m V降到了2.593 m V,结果表明本研究设计的低通RC滤波使得噪声得到了有效的降低,具备良好的工作性能,可进一步应用于菊酯类农药残留快速检测。该设备基线精度较高、稳定性较强、滤波特性良好、操作简单,符合现场快速检测的要求。且具备样品消耗量小的特点,还具备电极微型化、电极间差异小、功能集成化程度高、节约时间和试剂成本等独特优势,具有可应用于菊酯类农药现场快速检测的优势。