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本文主要对检测氨基甲酸酯类农药生物传感器进行了研究,所研制的生物传感器以乙酰胆碱酯酶为敏感材料,CHI800电化学分析系统为支持系统组合而成。生物传感器工作原理基于氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酯酶特异性抑制研制而成。这为现场快速检测农药的需要提供了研究基础。
本文包括以下研究内容:电极反应机理初步研究,用循环伏安法和线性扫描伏安法对胆碱酯酶催化产物硫代胆碱在玻碳电极表面氧化的电极反应过程机理进行了初步研究。硫代胆碱的特征氧化电位为0.7V,在玻碳电极表面的电极反应过程是一个具吸附性不可逆的过程。
本文以戊二醛为交联剂,牛血清白蛋白为保护剂,将乙酰胆碱酯酶固定在活化的薄膜上。研究了固定化酶量、戊二醛浓度、牛血清白蛋白浓度、固定化时间和温度对固定化酶片活力的影响;实验结果表明,胆碱酯酶最佳固定化条件为:乙酰胆碱酯酶用量10U,5%戊二醛10μL,1%牛血清白蛋白30μL,以0.45μm孔径的硝酸纤维素滤膜作载体,4℃固定8小时,可获得活力高的固定化酶片。不同批次固定的酶片,其活力值相对标准偏差在5.20%~6.71%之间,固定化酶片在0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH8.0)中4℃下可保存3周。
将所制得的固定化酶片与玻碳电极复合制备了测定氨基甲酸酯类农药的生物传感器,本文选择了一种目前正在中国广泛使用的氨基甲酸酯类农药——甲萘威作为对象,该生物传感器对于甲萘威的响应灵敏,采用此传感器进行检测,绘制了将该传感器应用于甲萘威检测时的标准曲线。其对甲萘威的定量检出浓度范围在0.1~100mg/L之间,在此范围内,甲萘威对乙酰胆碱酯酶的百分抑制率与其浓度的对数值具有良好的线性关系,线性相关系数为0.9931,测定西维因的检测限达0.11mg/L。
生物传感器法检测蔬菜中甲萘威含量与气相色谱法相比,准确率高、方法简便快速,分析周期短。该传感器在检测蔬菜、水果等农产品中残留甲萘威方面有着良好的应用前景。