農藥檢測紙質微流控系統(tǒng)設計與試驗研究.pdf

1、農藥檢測已經成為食品安全管理過程中一個極其重要的環(huán)節(jié)。目前國內外酶抑制農藥檢測的具體手段普遍存在操作步驟繁瑣、自動化程度低的問題。針對這一問題，本文設計了一套農藥檢測紙質微流控系統(tǒng)，并且對紙質被動式農藥微混合器混合性能展開研究。主要的研究內容和結論如下：
　　（1）研究了紙芯片上微流體流動與混合原理，對微流體流動的典型問題和微流體混合的兩種機理展開討論。在切割法的基礎上尋找出了一種新型紙質微流控芯片制作技術。通過實驗研究法，研究了

2、紙質被動式農藥微混合器的混合特性。研究發(fā)現(xiàn)直線型微混合器的最優(yōu)參數為V=0.01ml/min、α=30°，Z型微混合器的最優(yōu)參數為 V=0.01ml/min、S=3mm、θ=30°，方波型微混合器的最優(yōu)參數為V=0.01ml/min、H=2mm、P=5mm；在最優(yōu)參數條件下對比發(fā)現(xiàn)，方波型紙質被動式農藥微混合器的混合性能最佳；流體分子間的擴散作用以及流體位移產生的對流作用同時存在于紙質微混合器；紙質微混合器通道內部紙纖維間的毛細作用既可

3、以提供流體流動的動力，也可以加劇分子間的擴散作用，同時這些纖維會阻礙通道中流體漩渦的形成，從而在一定程度上限制對流作用。
　　（2）研究了酶抑制法檢測農藥的原理，得出了乙酰膽堿酯酶(AchE)對底物催化作用和農藥對AchE抑制作用的原理，以及各種試劑樣品混合反應的先后順序；詳細地分析了酶抑制法檢測農藥的具體檢測過程。研究選取了石墨碳、Ag/AgCl作為制作絲網印刷三電極的材料，三電極采用環(huán)狀結構，工作電極直徑3mm；在電極上先修飾

4、亞甲基藍后用交聯(lián)法固定酶，制備出了酶電極；對所制備酶電極利用交流阻抗法、循環(huán)伏安法進行了電化學表征。針對混合反應順序和具體過程，設計了紙質微流控芯片的通道寬度和長度、進樣池和檢測池大小、布局，并利用新型制作技術制作了紙芯片。開發(fā)了配套的數據采集裝置，設計了以單片機為核心的硬件電路以及編寫了單片機程序。
　　（3）對所設計的紙質微流控系統(tǒng)進行了性能與農藥濃度測試。優(yōu)化后的最佳參數分別是酸堿度為7.5，底物濃度為1mmol/L，固定酶

5、量為3μL，抑制時間為15min。性能測試的結果說明酶電極具有良好的制備重復性、貯藏壽命較長且穩(wěn)定性好；抑制率與對硫磷濃度的負對數在1×10-5mol/L~1×10-7mol/L范圍內呈現(xiàn)出良好的線性關系，線性回歸方程為：I=159.3+21.21lgC，相關系數R2為0.987，檢出限為9.14×10-8g/mL；抑制率與西維因濃度的負對數在1×10-6mol/L~1×10-8mol/L范圍內呈現(xiàn)出良好的線性關系，線性回歸方程為：I=