蔬菜有機磷農(nóng)藥殘留快速檢測儀的研制.pdf

1、殺蟲劑對于農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)保收具有非常重要的作用。隨著有機氯農(nóng)藥的全面禁用，有機磷農(nóng)藥因其低殘留、易水解的特性而被廣泛使用，現(xiàn)在登記注冊的有機磷農(nóng)藥已經(jīng)有100多種。有機磷農(nóng)藥在食物中特別是在蔬菜中的殘留對人類身體健康的潛在危害引起了人們的廣泛關(guān)注。目前測量農(nóng)藥殘留主要采用色譜法，其中氣相色譜法是有機磷農(nóng)藥最通用的方法，該法雖然準確可靠，但耗時長、成本高，不適合現(xiàn)場檢測。在農(nóng)藥殘留檢測中，仍需要快速、靈敏、選擇性高、實用的檢測設(shè)備。酶傳感器在

2、此方面具有較好的開發(fā)優(yōu)勢。 生態(tài)毒理學(xué)的研究表明，有機磷農(nóng)藥的毒性作用主要歸因于對動物乙酰膽堿酯酶(AChE)的抑制，而且在一定的濃度范圍內(nèi)，有機磷農(nóng)藥與AChE的活性之間存在良好的劑量—效應(yīng)關(guān)系。這是基于AChE的酶傳感器監(jiān)測有機磷農(nóng)藥的理論基礎(chǔ)。 不同生物來源的AChE對有機磷農(nóng)藥具有不同的敏感性。因此，為了制備靈敏檢測蔬菜中微量有機磷農(nóng)藥的酶傳感器，首先需要篩選出對目標農(nóng)藥能夠產(chǎn)生敏感響應(yīng)的動物AChE。本研究比較

3、了三種不同來源(電鰻電器官、鲅魚腦、家蠅)的AChE對四種有機磷農(nóng)藥(馬拉硫磷、甲基對硫磷、辛硫磷、毒死蜱)的敏感性，發(fā)現(xiàn)，對于馬拉硫磷和甲基對硫磷而言，AChE敏感性順序為：電鰻電器官＞鲅魚腦＞家蠅；而對于毒死蜱和辛硫磷而言，AChE敏感性順序則為：家蠅＞電鰻電器官＞鲅魚腦。綜合考慮酶對四種農(nóng)藥的敏感性，來自電鰻電器官的AChE是較為理想的指示有機磷農(nóng)藥的敏感酶，適于作為制作酶傳感器識別元件的生物材料。 酶的固定化是制作酶傳感

4、器的核心技術(shù)。固定化酶的質(zhì)量好壞直接影響到酶傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度和選擇性及其應(yīng)用價值。本研究采用兩種方法對電鰻電器官的AChE進行固定：一種是以凝膠為載體的共價鍵合法；另一種是以氨基化的可控孔度的硅珠(CPG)為載體的戊二醛交聯(lián)法。以酶活性回收率和保存時間等指標對固定效果進行比較，然后在流動注射系統(tǒng)中通過測定酶促反應(yīng)的產(chǎn)生的電位峰值對兩種固定化酶的穩(wěn)定性和工作壽命進行評價。實驗發(fā)現(xiàn)，對同等活力的溶液酶進行固定，戊二醛交聯(lián)法所得到的固定

5、化酶的活力回收率比共價鍵合法低10％左右，兩者的有效保存期也相差不大，但是就酶活力穩(wěn)定性和工作壽命而言，硅珠交聯(lián)法所得到的固定化酶則明顯優(yōu)于凝膠共價鍵合法所制備的固定化酶，這種方法制備的固定化酶可連續(xù)使用28次而沒有明顯的活性損失，電位峰值的重現(xiàn)性較好。因此認為，以硅珠為載體的戊二醛交聯(lián)法是制備固定化AChE的理想方法。 有機磷農(nóng)藥與固定化酶之間的劑量—效應(yīng)關(guān)系是酶傳感器準確定量樣品中有機磷農(nóng)藥的重要依據(jù)。以戊二醛交聯(lián)法制備的固

6、定化AChE為識別元件，以pH復(fù)合電極為換能器，組成流動注射型酶傳感器。研究發(fā)現(xiàn)，該傳感器的最佳工作條件如下：固定時加入的酶量為20u，底物濃度為20g/L，載液為1mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液，流速為0.45mL/min，抑制時間為10min，溫度為30℃。在此條件下，測定了固定化AChE的酶活抑制率隨對有機磷農(nóng)藥處理濃度的變化，得到四種有機磷農(nóng)藥與固定化酶活力之間的濃度—抑制率關(guān)系曲線。期間，采用NaClO對有機磷農(nóng)藥進行預(yù)氧化，以

7、提高酶傳感器對目標農(nóng)藥的敏感響應(yīng)程度；采用2-PAM恢復(fù)受到抑制的固定化AChE的活力，以保證酶傳感器能夠連續(xù)多次使用。 為減輕樣品測定過程中的人工操作力度，將上述酶傳感器與計算機相結(jié)合，通過軟件實現(xiàn)樣品測定的程序化作業(yè)，主要包括樣品樣品的預(yù)氧化、穩(wěn)定基線、基礎(chǔ)酶活峰值測定、抑制酶活峰值測定、計算與顯示五個步驟，樣品測定時間約為30min。酶傳感器對磷酸鹽緩沖溶液中四種農(nóng)藥的檢出限分別為：毒死蜱9.5μg/L、馬拉硫磷10.4μ

8、g/L，甲基對硫磷14.3μg/L，而辛硫磷28.5μg/L?？梢?，在提取比為1的情況下，儀器對蔬菜樣品中這些農(nóng)藥的檢測靈敏性可以滿足國家農(nóng)藥殘留量控制標準的要求。以目標農(nóng)藥含量為100μg/kg的油菜為測定對象，采用含1％甲醇的磷酸鹽緩沖溶液為提取劑，在提取比為1的情況下，傳感器對四種農(nóng)藥檢測值的相對誤差分別為：馬拉硫磷-11.4％、毒死蜱+22.5％、甲基對硫磷-30.0％、辛硫磷+86.1％?？梢姳狙芯块_發(fā)的檢測儀對蔬菜中的前三種