乙酰胆碱酯酶纳米生物传感器法检测蔬菜中有机磷农药的研究

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目前,有机磷农药(Organophosphorus Pesticides, OPs)以其高效的杀虫能力,已成为在农业上使用最为广泛的杀虫剂之一。然而,由于OPs是乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)的抑制剂,因此农产品中的农药残留已经成为食品安全与人类健康的一大威胁。对果蔬中农残的检测变成了食品安全检测中的关键技术之一。金纳米粒子(Au Nanoparticles,AuNPs)和CdTe量子点(QuantumDots, QDs)作为纳米材料的典型代表,具备纳米材料的诸多独特的性质,并以其独特的光学、电学、磁学特性在食品、环境、医药、生物等领域得到了广泛的应用。本文利用纳米粒子的特殊性质,建立了AChE纳米生物传感器法检测蔬菜中的OPs,方法快速、简便、灵敏,研究主要包括以下3方面内容:1、基于OPs对AChE的抑制作用,用AuNPs与壳聚糖/SiO2杂化溶胶-凝胶(Sol-gel)构成复合固酶基质,将AChE固定于玻碳电极(Glassy Carbon Electrode,GCE)表面,制备了电流型AChE生物传感器。选用久效磷进行试验,以氯化硫代乙酰胆碱(Acetylthiocholine Chloride, ATCl)为底物,建立电化学测定OPs的分析方法。依据传感器的电流响应值,优化了各实验条件。该传感器对久效磷进行检测的线性响应范围为0.5~12.0μg/mL,检出限为0.02μg/mL。传感器具有良好的重现性和稳定性,为OPs的检测提供了一种简便易行的方法。2、以AuNPs为比色探针,建立了一种可视检测OPs的新方法。该分析方法的原理如下:AChE催化水解碘化硫代乙酰胆碱(Acetylthiocholine Iodide,ATI)生成硫代胆碱,这会引起AuNPs的团聚,进而使其颜色由酒红色变为紫色甚至灰色。同时,AuNPs在522nm处的吸收峰值降低,而在675nm处出现新的吸收带。由于OPs对AChE的不可逆抑制作用会阻止AuNPs的聚集。在最适检测条件下,AuNPs-ATI-AChE体系在522nm处的吸收值与甲胺磷浓度呈线性相关,线性响应范围为0.02~1.42μg/mL,检出限为1.40ng/mL。该方法成功应用于检测卷心菜中的甲胺磷农药,结果较好。所建立的比色分析法具有较好的重复性和准确性,为检测OPs提供了快速、简单的方法。3、基于AuNPs对CdTe QDs的内滤效应(Inner Filter Effect, IFE),建立了一种检测OPs的荧光分析方法。AuNPs具有很高的消光系数,是一种强吸收剂。由于QDs发射波长可调,其发射光谱可以与AuNPs的吸收带准确重叠,因此是一种理想的荧光发光材料。以甲胺磷为目标分析物,建立IFE荧光法检测OPs。在最适检测条件下,该传感器对甲胺磷线性响应范围为0.2~2.6μg/mL,检出限为6.84ng/mL。该分析方法已成功用于实际蔬菜样品中甲胺磷的检测,并获得了比较满意的结果。所建立的方法具有较好的重现性和稳定性,为OPs的检测提供了一种简单快速的方法。
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