快速檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥乙酰膽堿酯酶生物傳感器的研究.pdf

1、目前，有機(jī)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(jī)磷農(nóng)藥在食品和環(huán)境中的殘留己對(duì)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(cè)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(shí)長(zhǎng)、成本高等，不適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。相對(duì)而言，生物傳感器則為農(nóng)藥殘留的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)提供了一條快速、簡(jiǎn)便的捷徑。 本文主要對(duì)檢測(cè)有機(jī)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(shí)別材料、三電極系統(tǒng)(玻碳電極作工作電極、鉑電極作對(duì)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(jī)磷類農(nóng)藥對(duì)乙酰膽堿酯酶特異性抑制作用研制而成。這為現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)有機(jī)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(jià)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(duì)底物氯化乙酰硫代膽堿進(jìn)行測(cè)定，制備了用于快速檢測(cè)食品中有機(jī)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(cè)溶液的pH值、電極工作環(huán)境溫度對(duì)酶電極檢測(cè)過(guò)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(gè)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(chǔ)存穩(wěn)定性及可重復(fù)使用等優(yōu)勢(shì)。 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(guò)對(duì)溶膠一凝膠過(guò)程各影響因素

5、的考查以及對(duì)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(yàn)結(jié)果也表明，采用溶膠-凝膠技術(shù)制得的酶電極在對(duì)底物測(cè)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(duì)目前正在廣泛使用的有機(jī)磷類農(nóng)藥——倍硫磷和毒死蜱進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明該傳感器

6、對(duì)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(duì)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?jìng)鞲衅鲗?duì)青魚中農(nóng)藥的加標(biāo)回收率在82.88～93.71％之間，精密度測(cè)定的相對(duì)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(cè)分