基于纳米材料模拟酶催化活性的农残快检比色酶片研制

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有机磷农药因其高效、广谱等优点被广泛用于防治农作物病虫害,然而其具有一定毒性,使用不当或残留过量等均会威胁人体健康和生态环境。因此,对有机磷农药的检测具有十分重要的意义。传统的检测方法主要有色谱法、免疫法和荧光法等,但这些方法操作复杂,不利于现场检测。酶抑制法具有快速、简便等优势,在此基础上已研制出快速检测有机磷农药的试剂盒、比色酶片和试纸条等产品。近年来,人们发现许多纳米材料具有过氧化物酶和氧化酶等模拟活性,在一定条件下可以催化底物氧化产生颜色变化。目前已有文献利用纳米酶构建传感器检测有机磷农药,但是用其研制的快检产品鲜少报道。因此,本论文根据有机磷农药对纳米金和多孔四氧化三钴两种纳米材料催化活性的抑制效应,分别研制出用于快速检测乐果和草甘膦的比色酶片。本论文主要研究内容如下:(1)研制了一种基于抑制AuNPs催化活性检测乐果农药的比色酶片。本课题组前期研究发现乐果可以有效抑制AuNPs的催化活性,故我们拟将该传感体系转移至固相材料中,对固相反应的可行性进行分析后制备了AuNPs酶片。首先对固定AuNPs的载体膜和对载体膜进行预处理的封闭液配方进行了探究。其次为了提高检测酶片的检测性能,考察了盐离子浓度、AuNPs浓度、底物浓度、预反应时间和反应温度等关键参数对检测结果的影响。在最适的检测条件下,本比色酶片对乐果农药的肉眼可辨的检测限为800μg/L,对乐果具有良好的特异性,并且在实际样品中对乐果的加标回收率为88.5%~95.6%,表明其在实际应用中具有较好的准确性和稳定性。(2)研制了一种基于抑制多孔Co3O4催化活性检测草甘膦的比色酶片。本实验首先对草甘膦抑制多孔Co3O4催化活性的过程进行了初步探索,发现当体系中没有草甘膦时,多孔Co3O4可让H2O2分解出羟基自由基(·OH)而促使TMB被氧化形成蓝色产物;而加入草甘膦后多孔Co3O4催化活性被抑制,对TMB的氧化能力被减弱,传感溶液呈无色。为了顺利将该检测体系转移至固相材料上,对固相反应的可行性进行了探索,并制备了多孔Co3O4酶片。在制备酶片过程中,研究了对多孔Co3O4固定化效果有较大影响的载体膜和对载体膜进行预处理的封闭液配方。为了使本比色酶片获得更高的灵敏度,探究了一些关键参数,如盐离子浓度、多孔Co3O4浓度、底物浓度、预反应时间、检测时间和反应温度等对检测草甘膦的影响。在最佳的检测条件下,本比色酶片对草甘膦肉眼可辨的的检测限为700μg/L,且其他竞争性农药对检测过程不会产生干扰,在实际样品检测中的回收率为89.0%~96.1%,表明该比色酶片具有较好的准确性和稳定性。综上所述,本论文基于AuNPs和多孔Co3O4的模拟酶催化活性研制了检测乐果农药和草甘膦的比色酶片,它们具有检测时间短、灵敏度高、样品前处理简单和肉眼可辨等优势,因此有望在农产品中有机磷农药残留检测工作中实现大规模应用。
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