快速檢測有機磷農(nóng)藥乙酰膽堿酯酶生物傳感器的研究.pdf

1、目前，有機磷農(nóng)藥因其藥效高、適用范圍廣、在環(huán)境中易降解等特性而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。正是由于它被廣泛使用，有機磷農(nóng)藥在食品和環(huán)境中的殘留己對人類健康產(chǎn)生了極大危害，并引起人們的廣泛關(guān)注。當(dāng)前用于農(nóng)藥殘留檢測的方法主要是色譜法(如氣相色譜、液相色譜、氣一質(zhì)聯(lián)用等)，這些方法雖然準(zhǔn)確可靠，但前處理操作復(fù)雜、耗時長、成本高等，不適合現(xiàn)場檢測。相對而言，生物傳感器則為農(nóng)藥殘留的現(xiàn)場監(jiān)測提供了一條快速、簡便的捷徑。 本文主要對檢測有機磷

2、類農(nóng)藥的酶生物傳感器進(jìn)行研究。所研制的生物傳感器是以乙酰膽堿酯酶為敏感分子識別材料、三電極系統(tǒng)(玻碳電極作工作電極、鉑電極作對電極、飽和甘汞電極作參比電極)及CHI600A電化學(xué)分析儀為支持系統(tǒng)組合而成。該生物傳感器的工作原理是基于有機磷類農(nóng)藥對乙酰膽堿酯酶特異性抑制作用研制而成。這為現(xiàn)場快速檢測有機磷類農(nóng)藥提供了研究基礎(chǔ)。 酶的固定化技術(shù)是制作酶生物傳感器的核心部分。固定化酶的質(zhì)量直接影響到該傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度和選擇性及其

3、應(yīng)用價值。本研究采用兩種固定化方法，分別將乙酰膽堿酯酶固定在具有滲透性的纖維素薄膜上，再將酶膜固定到玻碳電極上，采用電化學(xué)循環(huán)伏安法對底物氯化乙酰硫代膽堿進(jìn)行測定，制備了用于快速檢測食品中有機磷農(nóng)藥殘留的電流型乙酰膽堿酯酶生物傳感器。 首先采用戊二醛交聯(lián)法固定化技術(shù)，以戊二醛為交聯(lián)劑、牛血清白蛋白為保護(hù)劑，將乙酰膽堿酯酶固定在活化了的纖維素薄膜上，再將固定化酶膜與玻碳電極結(jié)合制得酶電極。討論了乙酰膽堿酯酶用量、戊二醛濃度等影響酶

4、的固定化效果的因素，還考察了待測溶液的pH值、電極工作環(huán)境溫度對酶電極檢測過程的影響，初步確定了酶電極的最佳工作環(huán)境。結(jié)果表明用戊二醛交聯(lián)法固定的酶在4℃條件下保存一個月，其酶活性能保持在80％左右。與溶液酶相比，固定化酶具有更好的pH及溫度適應(yīng)性、較好的儲存穩(wěn)定性及可重復(fù)使用等優(yōu)勢。 方法二，采用正硅酸四乙酯與水在酸性條件下水解反應(yīng)制備溶膠一凝膠溶液固定乙酰膽堿酯酶，此法稱為硅酸酯溶膠一凝膠技術(shù)。通過對溶膠一凝膠過程各影響因素

5、的考查以及對固定化條件的優(yōu)化，在最佳固定化配方的條件下，制得的酶片在4℃條件下干法保存40天，其酶活性能夠保持在92～96％。而且試驗結(jié)果也表明，采用溶膠-凝膠技術(shù)制得的酶電極在對底物測定的靈敏度及使用壽命上均高于使用戊二醛為交聯(lián)法制得的酶電極。這表明正硅酸四乙酯溶膠-凝膠技術(shù)固定乙酰膽堿酯酶要優(yōu)于戊二醛交聯(lián)法。最后，采用溶膠-凝膠法固定的乙酰膽堿酯酶生物傳感器對目前正在廣泛使用的有機磷類農(nóng)藥——倍硫磷和毒死蜱進(jìn)行檢測，結(jié)果表明該傳感器

6、對這兩種農(nóng)藥響應(yīng)靈敏，酶的抑制百分率(k％)與倍硫磷及毒死蜱農(nóng)藥濃度的對數(shù)(1gc)均在0.5～1000μg/L范圍均呈現(xiàn)出很好的線性關(guān)系，線性方程分別為：K％=13.396 IgC+8.5884，相關(guān)系數(shù)R2為0.9887；K％=11.788lgC+7.0592，相關(guān)系數(shù)R2為0.9902。酶傳感器對青魚中農(nóng)藥的加標(biāo)回收率在82.88～93.71％之間，精密度測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.97～5.78％之間，小于10％，符合農(nóng)藥殘留檢測分